人类的历史是从利用石头开始的，所以，考古学上将人类最初的历史称作“石器时代”。石器时代是原始社会的标志，大致是指距今二三百万年至公元前三千年；它又分为旧、中、新三个时期。近代考古发掘资料表明：新疆已经发现距离现在万多年的旧石器时代晚期的人类遗址，昭示着人类文明的曙光，在这些地方生活的人们是新疆最早的居民之一。

从当时使用着一种看似很笨重的打制石器，并且已经知道用火。—些中、新石器时代的遗址遗物的发现则比较清晰地反、映了远古时期新，疆各地居民的社会经济和文化生活状况。在大约公元前三千多年的中、新石器时代，天山南北各地都已出现人类祖先活动的遗迹，当时人们使用。一种在原来笨重粗糙的打制石器基础上进一步加工而成的石片、石核。学术界称为“细石器”，其制作工艺比较复杂。人们还发现，这一时期新疆各地出土的远古时代遗物的石器形制、磨制技术以及共存的彩陶色彩、图案风格与我国华北地区以及甘肃、宁夏等地相近；而与西方各地出土文物迥然有别。

古龟兹地区境内早在新石器时代就留下了人类活动的足迹，在过去的考古发掘中，采集和出土了大量的新石器时代晚期的文化遗物，如石斧、石镰、石犁、砍砸器、磨石、网追等石器工具，这些器物被考古学界定名为“砾石文化”的代表性器物，揭示了古龟兹地区史前文明的辉煌。此外，在古龟兹地区的古墓葬中还发现了大量石铜时代的陪葬器物，这也是破解古龟兹地区史前文化的重要实证。另外，在山区及河谷地带还分布着为数众多的古城、城堡、烽燧、佛寺和古代冶炼等遗址，成为中原王朝治理古龟兹地区的历史证据。在考古挖掘方面，首先进入古龟兹地区的是西方国家形形色色的探险队，他们大多打着考古探险的幌子，却干着窃取珍贵文物的勾当。

中国考古学者在嘉庆二十一年（1816）首次发现克孜尔石窟，陆续有专家学者进入古龟兹地区作实地考察。二十世纪以后，著名学者黄文弼、韩乐然等人陆续来古龟兹地区考古发掘，并有许多收获。解放后，又有西北科学考察团、中科院新疆考古队、北京大学、新疆大学、中国佛教协会等组织专家对古龟兹地区各地进行考古发掘，众多考古发现和珍贵文物出土都在这一时期。

远古先民的生活状态在墓葬中体现得比较完整。古龟兹地区墓葬习俗的变化是与当时社会政治、经济和文化的变革紧密联系在一起的。在公元十三世纪以前古代墓葬中的随葬物品，是研究那个时代的极为珍贵的实物资料。它们可以和史书记载相互印证，从而完整反映那个时代的历史真实性。除克孜尔古墓葬群之外，古龟兹地区考古发掘收获颇丰的还有多岗墓地，共发掘墓葬一百座，均为石堆墓。墓葬习俗主要为竖穴土坑墓，墓口上方为大的砾石土封堆，封堆上堆以卵石，另有少量的石围石堆墓。

在发掘过程中见有带墓道和墓室底部置棺床的石堆墓葬，墓葬的埋葬习俗有单人葬、两人葬、多人葬及一次葬、二次葬等。出土文化遗物的类型有石器、陶器、铜器、骨器、金器等，出土实物共计六百余件。从出土遗物看，与克孜尔水库墓地出土文化遗物大体相同，属于西部天山南坡山前察吾乎沟文化多岗类型，是古龟兹地区早期铜石并用时代文化的一种地方类型的体现，墓葬的时代为东周至春秋。这些石堆墓主要反映了两汉以前古龟兹地区墓葬形制及葬俗特点，是早期绿洲农业经济和半游牧文化的反映。

由于缺乏文字记载，给考古工作带来了诸多不便，但还是能从其他文献中寻得一些蛛丝马迹。历史上古龟兹地区出现过许多操不同语言的民族，目前，根据考古发掘只能认定欧罗巴人种曾经在这片土地上生活过。据人种学家和古人类学家对天山南北各地出土的古代人头骨的体质形态特点和人种系统的测量分析及科学研究显示：新疆古代居民既有欧洲人种特征，也有蒙古人种特征，更多的人种形态则呈各人种支系类型混杂或变异特点。

古希腊学者希罗多德在公元前四世纪所著的《历史》中，曾描述了生活在中亚塞克人的情况。他将塞克分成水边塞克、牧地塞克、戴尖帽的塞克三种。有些学者曾经以为希罗多德的《历史》带有神话色彩，而不足以采信。但随着近现代考古发掘、历史研究，发现那些“戴尖帽的塞克”其实就是古龟兹地区古代居民之一。又据汉代文献记载，曾同周人有血缘关系的羌人也是塔里木盆地早期的居民。除此之外，已知这一时期先后迁入新疆的北方民族还有大夏人、莎车人等。

而位于丝绸之路要冲的古龟兹地区，北依天山，横卧绿洲，地理位置特殊，矿产资源丰富，一直有着发达的农牧业、手工业和商品贸易，安定的社会环境。并通过丝绸之路不断同各种文化进行交融，形成了灿烂辉煌的古龟兹地区本土文化，这都给后人留下了弥足珍贵的文化遗产。