地殻変動により隆起して半島が形成された。上総の山稜地帯はその名残である。

今から約12万年前は、関東平野のほとんどは海面下で、現在の千葉県は房総半島南部の山脈と銚子周辺の高台が小島として水面上に出ているのみだった。約2万年前のヴュルム氷期になると、海岸線の大幅な後退と周辺山脈の活発な火山活動などに伴い海面は、現在より、80-100ｍも低くなり、東京湾は盆地(陸地)となっていた。台地から流れ出た水は、最終的に古東京川(現東京湾沖にあった)と呼ばれる大河を形成し、古太平洋へと注いでいたという。富津沖の中ノ瀬は、当時の川中島であり、観音崎から急に水深が深くなっているのは、古東京川の流れがえぐったためではないかと考えられている。

縄文時代がはじまる約1万年前から気温が上昇し、氷河が溶けると海水面は再び上昇し、現在よりも5-10ｍほど高くなり、関東平野には古東京湾と古鬼怒湾(後の香取海)の２つの湾が形成され、島状になっていたとされる。

房総に来た最初の住人は、約3万数千年前の旧石器時代の人々だと言われている。旧石器時代の人々は、ナウマンゾウやオオツノシカなどを食料にした狩猟生活が営まれていた。そのため、狩猟に使用するための石器などを使用した道具が進化した。石器は、黒曜石やサヌカイトを使用したものが著名で、千葉県最初の旧石器時代の黒曜石は、市川市国府台にある立川ローム層から発見された。千葉県には、石器の原料となる産地が乏しく、長野県の中部高地や神奈川県の箱根山、伊豆の神津島などから運ばれたと考えられている。現在の学術調査から旧石器時代の遺跡は、300数十箇所ほど発見されている。また、印旛村では、日本初のナウマンゾウの全身骨格が発見され、成田市（旧・下総町）では、ナウマンゾウの頭骨が発見されている（共に国立科学博物館収蔵）。

縄文から古墳時代まで大賀ハス（古代ハス）

縄文時代の遺跡としては、貝塚がよく知られている。縄文時代の貝塚は日本各地に約2300ヶ所[2]を数え、関東地方には、約1000ヶ所が集中している。特に東京湾周辺は、貝塚の宝庫と呼ばれ、約600ヶ所が密集しており、千葉県の東京湾域、利根川流域の台地には644ヶ所[2]ほどの遺跡が見られる。千葉市にある加曾利貝塚が有名で、千葉市若葉区の台地には、加曾利貝塚博物館が建っており、発掘品のほか、野外施設で貝の推積状態を観察することが出来る。また、縄文遺跡の落合遺跡（東京大学検見川総合運動場）から発掘されたハスの実は発芽に成功し、大賀ハス（古代ハス）と呼ばれ、世界中に株分けされた。

県内では、成田市の荒海貝塚から縄文から弥生時代へ移り変わるころの籾殻痕がついた土器が見つかっており、イネの栽培が行われていたと推定されている。ただ、千葉県内ではこれまで台地上の発掘調査が多いこともあって、水田跡はまだ見つかっていない。農耕社会にはいると、『ムラ』の形態が変化し、これまでの採集経済にかわり、生産経済が展開されていく。この過程の中で環濠集落が出現するが、千葉県では1979年から行われた佐倉市の六崎大崎台遺跡の発掘で発見されている。遺跡は台地にあり、周辺の低地には、水田が広がり、そこでは技術的に完成された農業が営まれていたと推測されている。環濠集落は、政治的施設や生産工房を府置した、政治的軍事的な「城塞集落」で、佐賀県の吉野ヶ里遺跡は、前者の数十倍の規模で、陸橋・門柱・柵列や物見櫓が見つかっている。また、環濠内には弥生墳丘墓や祭祀施設も備わっていたことがわかっている。

弥生時代末期になると六崎大崎台遺跡の環濠は消滅し、ムラの景観が一変する。台地の北に大型住居を伴ったムラがつくられ、南には墳墓を有する大型の方形周溝墓が作られた。こうした変化は、墓がムラの共通空間として認識されるようになったこと示唆している。ムラの首長のあり方が変化し、地方豪族が誕生、社会変動の過程で新たな墓が出現するようになり、古墳時代に至る。

関東では、関西より、百年遅れて2世紀から3世紀頃まで、弥生時代となる。房総の古代文化は、黒潮による南西日本との文化交流の影響が見られることから俗に「黒潮文化」と呼ばれ、地域の文化や風習(例:漁法・建築様式等)などにその影響が見られる。香取神宮

古墳時代の房総半島は、「?国」（古くは?＝麻がよく育ったことに由来、「総」は後世の当て字）と呼ばれた。『古語拾遺』によると、神代の時代に古代豪族の忌部氏の祖である天富命が阿波(徳島県)から黒潮にのって渡来、麻を栽培して成功した肥沃な大地が?国で、忌部(斎部)の一部の居住地には、阿波の名をとって安房としたのが起源だとされる。これら房総三国を一括する語が「吾妻」である。記紀神話では、日本武尊の説話が起源とされているが（「あづまはや」という嘆きの詞）、元々は当地の神話であった物を取り込んだ可能性がある。安房国造の任命に際しては、出雲国造、紀国造とともに特別の任官方式がとられ、忌部氏の氏神とされる安房大神(安房神社)は、8世紀前半までは、東国では鹿島神につぐ扱いで、香取神を上まわっていたとされる。

又、『常陸国風土記』によれば、阿波忌部氏に続き、多氏(神八井耳命の末裔の肥後国造の一族)が上総国に上陸、開拓を行いながら常陸国に勢力を伸ばし、氏神として鹿島神宮を建立したとされる。