Κορμός της Ελλάδας η Θεσσαλία, με τα εύφορα εδάφη, τα ποτάμια, τα δασωμένα βουνά και τις άφθονες πηγές, κατοικείται από τα πανάρχαια χρόνια. Στις όχθες του Πηνειού, κοντά στη Λάρισα, βρέθηκαν παλαιολιθικά εργαλεία και απολιθωμένα ζωολογικά λείψανα της ίδιας περιόδου (100000 - 50000 π.Χ.) Μερικά οστά έχουν φανερά ίχνη επεξεργασίας και δεν αποκλείεται να χρησιμοποιήθηκαν σαν εργαλεία ή όπλα. Το πρώτο ελληνικό παλαιολιθικό έργο τέχνης προέρχεται από τα Λεχώνια Πηλίου. Έξω από ένα μικρό σπήλαιο βρέθηκε ένα στιλπνό λίθινο αντικείμενο, οχτώ εκατοστών, όπου είναι χαραγμένο το περίγραμμα αλόγου. Δείγματα τέχνης της Νεότερης Παλαιολιθικής Εποχής (30000 – 8000 π.Χ.) βρέθηκαν επίσης σε σπήλαια του Πηλίου, όπως ανθρωπόμορφο αντικείμενο – «ενώτιο» σύμφωνα με την επιστήμη της αρχαιολογίας – η πρώτη απόπειρα στην Ελλάδα σχηματοποίησης του ανθρώπινου σώματος. Και ακόμη δύο πλακίδια με παραστάσεις χορού το ένα και κυνηγίου το άλλο (Μουσείο Βόλου).Η Μεσολιθική Εποχή (8000 – 7000 π.Χ.) - αρχή Ολόκαινου – χαρακτηρίζεται από τη μεταβολή του κλίματος που πλησιάζει το σημερινό. Αντικείμενα Μεσολιθικής εποχής βρέθηκαν στη λίμνη Βοίβη (Κάρλα), όπως η καλά επεξεργασμένη αιχμή δόρατος από πυριτόλιθο. Οι πρώτοι νεολιθικοί οικισμοί σε ευρωπαϊκό χώρο εντοπίστηκαν από το 1956 πρώτα στην Άργισσα από τον Μιλόισιτς και έπειτα στο Σέσκλο από το Δημήτρη Θεοχάρη. Η αρχαιότατη αυτή φάση του νεολιθικού πολιτισμού ονομάστηκε Προκεραμική Νεολιθική (7000 – 6000 π.Χ.) για την έλλειψη κεραμικής. Στα αρχαιότερα νεολιθικά στρώματα της Θεσσαλίας βρέθηκαν κόκκοι σιτηρών και είναι γνωστό ότι υψηλοί πολιτισμοί αναπτύχθηκαν στις περιοχές που καλλιεργούσαν σιτάρι. Τα βασικά εργαλεία ήταν κομμάτια πυριτόλιθο ή οψιανό, με ξύλινες ή οστέινες λαβές. Χαρακτηριστικό της εποχής είναι τα λεγόμενα «ενώτια». Τα κοσμήματα της εποχής ήταν δισκάρια τρυπημένα στη μέση ή δουλεμένα κομμάτια από στεατίτη, καθώς και θαλασσινά όστρακα τρυπημένα στην άκρη. Οι κάτοικοι έμεναν σε καλύβες από κλαδιά, όπου εντοπίστηκαν εστίες και δάπεδα στρωμένα με χαλίκια. Οι προκεραμικές θέσεις συνεχίζουν να κατοικούνται και στην Αρχαιότερη Νεολιθική Εποχή (6000 – 5000 π.Χ.). Από τους ανασκαμμένους συνοικισμούς σημαντικότεροι είναι το Σέσκλο, η Άργισσα, η Οτζάκι μαγούλα, το Κεφαλόβρυσο Τρικάλων, η Νεσσωνίς Ι, η Πύρασος, η Μαγουλίτσα της Καρδίτσας. Υπάρχουν συνοικισμοί χαμηλοί κοντά σε ποτάμι, , λίμνη ή πεδιάδα και ψηλότεροι πάνω σε ράχη ή μαλακό λόφο, πάντοτε δίπλα σε πηγή ή ρεματιά. Η οικονομία στηριζόταν στη γεωργία και την κτηνοτροφία. Βρέθηκαν καμένοι καρποί δημητριακών και οσπρίων, καθώς και οστά από εξημερωμένα ζώα (πρόβατα, βόδια, χοίροι). Η κλειστή οικονομία απέβλεπε στην αυτάρκεια, αλλά οι ενδείξεις πείθουν για επικοινωνία και ανταλλαγές με γειτονικές (αγγεία) και μακρινές περιοχές (οψιανός). Οι συνοικισμοί πολλαπλασιάστηκαν, ιδίως στις εύφορες περιοχές, και αριθμούσαν 20-30 σπίτια - καλύβες από κλαδιά και καλάμια. Στο Σέσκλο και σε άλλους συνοικισμούς απαντώνται πλίθινες κατασκευές, ενώ στη Μεγάλη Βρύση (Αγία Άννα), κοντά στον Τύρναβο, βρέθηκε ένα θαυμάσιο κτίριο με λίθινη κρηπίδα. Λίθινα εργαλεία (αξίνες, δρεπάνια, θεριστικά μαχαίρια), καθώς και πεσσοί για σφεντόνες, βρέθηκαν σε αφθονία σε όλους τους συνοικισμούς. Επίσης βρέθηκαν σφονδύλια για ύφανση από όστρακα αγγείων, βελόνες και άλλα αγγεία από οστά. Το σπουδαιότερα δημιούργημα της εποχής είναι η κατασκευή αγγείων από πηλό. Οι πρώτες απόπειρες κατασκευής πήλινων αγγείων, οι αρχικές δοκιμές βρέθηκαν στο Σέσκλο, επειδή η εργασία αυτή γινόταν μακριά από τα εύφλεκτα οικήματα. Η διακόσμηση ήταν γραμμική (παράλληλες, τεθλασμένες, τρίγωνα) και τα θέματα έχουν μεταφερθεί από την υφαντική ή την πλεκτική. Αργότερα εμφανίστηκαν στην πεδιάδα της Λάρισας και στην Δ. Θεσσαλία χονδροειδή αγγεία με εμπίεστη ή εγχάρακτη διακόσμηση, ενώ υποχωρεί η γραπτή κεραμική από τις περιοχές αυτές. Το γεγονός υποδηλώνει ότι είχαν εισδύσει πληθυσμιακές ομάδες από τη Μακεδονία, την Ήπειρο ή την Κέρκυρα και τη Λευκάδα, καθώς τα αγγεία μοιάζουν με ανάλογα των περιοχών αυτών. Τα μοναδικά δείγματα τέχνης στην Αρχαιότερη Νεολιθική Εποχή στη Θεσσαλία είναι τα «ειδώλια». Βρίσκουμε επίσης τα πήλινα και λίθινα «ενώτια». Μερικά ειδώλια είναι αληθινά αριστουργήματα, όπως ο γυναίκειος κορμός από την Οτζάκι μαγούλα. Ο άντρας που κάθεται μεγαλόπρεπα στο θρόνο, με τα χέρια στους μηρούς είναι ένας τύπος που τον βρίσκουμε και στη Μέση Νεολιθική Εποχή. Η χρήση των ειδωλίων είναι άγνωστη, βρέθηκαν στα σπίτια και ποτέ σε τάφους. Καθώς δεν υπάρχουν ιερά ίσως δηλώνουν κάποια μορφή λατρείας.
Η Μέση Μεσολιθική Εποχή (5000 – 4000 π.Χ.) είναι γνωστή σαν «πολιτισμός του Σέσκλου». Οι ανασκαφές του Χρήστου Τσούντα (1901-1902) και η θαυμαστή έκθεση των αποτελεσμάτων το 1908, καθώς και οι νεότερες έρευνες από το Δημήτρη Θεοχάρη (1956, 1962-1968, 1971-1977) έριξαν άπλετο φως στην εποχή αυτή. Η ακρόπολη του Σέσκλου προβάλλει σαν υψηλό ακρωτήριο ανάμεσα σε δύο ρέματα που συγκλίνουν. Η περιοχή είναι γεμάτη υψώματα, στους πρόποδες βουνών. Είναι η πρώτη ανασκαμμένη στην Ελλάδα νεολιθική θέση. Τα σπίτια έχουν λιθόκτιστα θεμέλια και βάση έως ένα μέτρο και από πάνω πλίθες. Είναι μονόχωρα, υπάρχουν όμως και σπίτια με δύο δωμάτια, όπως επίσης και μέγαρο. Έχουν διαπιστωθεί επανειλημμένες αρχιτεκτονικές φάσεις αλλά το διάγραμμα των οικημάτων δεν αλλάζει και τα όρια ιδιοκτησίας φαίνονται καθορισμένα. Στενά δρομάκια οδηγούν σε κεντρική πλατεία τεσσάρων – πέντε οικημάτων. Ο οικισμός ήταν οχυρωμένος και έμπαιναν από στενά περάσματα στα τείχη. Από τα σπουδαιότερα οικήματα ήταν το μέγαρο με ανοιχτή πλακόστρωτη αυλή μπροστά, ενώ πίσω ασφαλιζόταν με εσωτερικό περίβολο. Επίσης το «κεραμικό εργαστήριο» με υποστηρίγματα, προφανώς κάποιου ημιωρόφου. Οι εσωτερικοί τοίχοι και τα στηρίγματα ήταν αλειμμένα με πηλό. Διακρίνονται στο οίκημα τα σημάδια της καταστροφής από φωτιά, ίσως μετά από σεισμό, πριν το τέλος της Μέσης Νεολιθικής Εποχής (4400 π.Χ.) και φαίνεται ότι έκτοτε το Σέσκλο ερημώθηκε για περισσότερο από 500 χρόνια. Όμοια καταστροφή σημειώθηκε και στο Τσαγγλί (κοντά στην αρχαία Ερέτρια Φαρσάλων), αλλά εκεί η ζωή συνεχίστηκε. Εκτός από την άφθονη κεραμική – σπουδαιότερη συλλογή από όλη η Θεσσαλία - σημαντικά είναι και τα αρχιτεκτονικά λείψανα. Στην Οτζάκι μαγούλα παρατηρήθηκαν οχτώ αρχιτεκτονικές φάσεις. Τα σπίτια τετράπλευρα, το ένα δίπλα στο άλλο, είναι από πηλό επειδή οι πέτρες σπανίζουν στην περιοχή. Αφήνουν μεταξύ τους στενά περάσματα που κλείνονται με τοιχάκια στην είσοδο. Τα σπίτια χτίστηκαν και ξαναχτίστηκαν στην ίδια θέση, με αυστηρά τα όρια της ιδιοκτησίας.
Οι συνοικισμοί και οι ακροπόλεις, οι οχυρώσεις και τα μεγαροειδή οικήματα, είναι αποδείξεις για τον υψηλό βαθμό πολιτισμού της περιοχής και τον οργανωμένο από τότε βίο, που κράτησε χιλιετίες στην Ελλάδα. Άλλο σημαντικό δημιούργημα είναι η ειδωλοπλαστική, κανονική συνέχεια προηγούμενων εποχών. Όπως πριν, πλεονάζουν τα πήλινα ειδώλια γυναίκειων μορφών από τις ένθρονες αντρικές μορφές. Εμφανίζεται η «κουροτρόφος» (μητέρα με το βρέφος στην αγκαλιά) και σπανιότερα ειδώλια ζώων. Οι λίθινες σφραγίδες πολλαπλασιάζονται. Τα σχέδια είναι μαιανδροειδή ή σταυρόσχημα. Η υψηλή τεχνική της κεραμικής μαρτυρεί ότι η αγγειοπλαστική βρισκόταν σε χέρια τεχνιτών ειδικευμένων κει μερικές κατηγορίες πολυτελών αγγείων όπως η κεραμική της Τζάνη μαγούλα, εξάγονταν σε μακρινές περιοχές της Θεσσαλίας. Αρκετά φέρνουν στην βάση σημάδια του εργαστηρίου. Στη Νεότερη Νεολιθική Εποχή (4000 – 2800/2700 π.Χ.) διακρίνονται τρεις υποδιαιρέσεις, που οι ονομασίες τους οφείλονται σε αντίστοιχους οικισμούς. α) Η πρώιμη φάση Τσαγγλί (ή Αράπη μαγούλα, κοντά στη Γιάννουλη Λάρισας). β) Ο πολιτισμός, Δίμηνι και οι όψιμες φάσεις, που καταλήγουν στον χαλκολιθικό πολιτισμό. γ) Ραχμάνι (13 χλμ βόρεια από τη Λάρισα). Τα σημαντικότερα στοιχεία για την εποχή έφεραν στο φως οι ανασκαφές στο Δίμηνι, που δίνουν πλήρη εικόνα μιας οργανωμένης νεολιθικής κοινότητας. Ο οικισμός βρίσκεται πάνω σε χαμηλό λόφο, 5 χλμ βορειοδυτικά από το Βόλο, έξω από το χωρίο Δίμηνι. Οι πρώτες ανασκαφές έγιναν από το Βαλέριο Στάη (1901) και τον Χρήστο Τσούντα (1901 - 1903) και αργότερα ο Γεώργιος Χουρμουζιάδης (1974 - 1977) πραγματοποίησε νέα έρευνα. Το Δίμηνι παρουσιάζει ένα μοναδικό αρχιτεκτονικό στοιχείο, τους περιβόλους. Είναι έξι λιθόχτιστες μάντρες (ομόκεντροι κύκλοι) που είχαν κατασκευαστεί κατά ζεύγη σε διαφορετικές εποχές. Αρχίζουν από την κορυφή, αφήνοντας μεγαλύτερο διάστημα εκεί που ακουμπούσαν τα σπίτια. Ο οικισμός κόβεται από τέσσερις διαδρόμους, για την επικοινωνία των κατοίκων με τη γύρω περιοχή. Στα σημεία αυτά υπήρχαν δύο - τρία μεγάλα σπίτια με βοηθητικά κτίσματα και αυλή. Οι περίβολοι του Διμηνιού χαρακτηρίζονται από το Χρήστο Τσούντα οχυρωματικό σύστημα, ενώ ο Γεώργιος Χουρμουζιάδης τους αποδίδει στην πολεοδομική αντίληψη της εποχής. Η κεραμική που βρέθηκε στο Δίμηνι – και είναι αυτή που διαχωρίζει τη φάση – είναι τα γραπτά αγγεία, φιάλες, με καφέ διακόσμηση πάνω σε ανοιχτόχρωμη επιφάνεια. Τα αγγεία αυτά διαδόθηκαν σε μεγάλη έκταση στον ελλαδικό χώρο. Μια άλλη κατηγορία είναι τα εγχάρακτα, γκρίζα ή μαύρα, συνήθως μεγάλα αγγεία που έχουν διακοσμηθεί με αιχμηρό αντικείμενο πριν το ψήσιμο.
Στις ανασκαφές βρέθηκαν πέτρινα και οστέινα εργαλεία, μεγάλος αριθμός λεπίδων από οψιανό και πυριτόλιθο, πήλινα σφονδύλια και βλήματα για σφεντόνες, ανθρωπόμορφα ειδώλια, κοσμήματα από κόκαλο, πέτρα ή κοχύλια. Μέσα στον οικισμό βρέθηκαν λίγες ταφές μικρών παιδιών σε αγγεία. Οι ενήλικοι ίσως θάβονταν μακριά. Το Δίμηνι ερημώθηκε στην αρχή της 3ης χιλιετίας π.Χ. εκτός από ένα μικρό μέρος του οικισμού, όπως το κεντρικό μέγαρο και οι νότιες παρυφές του λόφου. Μεγαλόπρεπα οικοδομήματα της εποχής αυτής έχουν εντοπιστεί στο Σέσκλο και στη Βισβίκη μαγούλα, κοντά στο Βελεστίνο. Λίγο μετά την αρχή της 3ης χιλιετίας, ο αιγαιακός κόσμος βαδίζει σε μια νέα εποχή με τη χρήση των μετάλλων. Η χαλκοκρατία κράτησε περίπου μιάμιση χιλιετία (2800 ή 2700 110 π.Χ.). Το μισό από το διάστημα αυτό (2800 – 1900 π.Χ.) καλύπτει η Πρώιμη Χαλκοκρατία. Άφθονο υλικό έφεραν στο φως οι ανασκαφές στο Σέσκλο, στο Δίμηνι, στο Ραχμάνι, στη Τζάνη μαγούλα, στα Ζερέλια. Οι νεότερες έρευνες στην Άργισσα, κοντά στη Λάρισα, αποκάλυψαν πολλά μακεδονικά στοιχεία στα σχήματα και στην τεχνική της κεραμικής, που οδήγησαν του επιστήμονες στο συμπέρασμα για μετακίνηση πληθυσμών από τη βόρεια θεσσαλική πεδιάδα. Το εμπόριο που αναπτύχθηκε με την πάροδο του χρόνου, έφερε σε επικοινωνία τους μεσοελλαδίτες με τους νησιώτες και μαζί την πρόοδο και την πολιτιστική αφύπνιση. Στη βορειοδυτική Θεσσαλία συγκεντρώθηκαν και διαμορφώθηκαν τα ελληνικά φύλα όπως οι Ίωνες – μαρτυρείται και ποταμός Ίων – που κατευθύνθηκαν στα νότια γύρω στο 1900 π.Χ. και τα αιολόφωνα φύλα, ενώ Αχαιοί ήταν εγκατεστημένοι, γύρω στα 1900, στη νότια Θεσσαλία που επικράτησε να λέγεται Αχαΐα Φθιώτιδα.
Σημαντικότατο μυκηναϊκό κέντρο της Θεσσαλίας υπήρξε το ορμητήριο των Αργοναυτών, η Ιωλκός, στην περιοχή του σημερινού Βόλου, όπου αναπτύχθηκαν περίπου ταυτόχρονα τρεις οικισμοί. Στη συνοικία Παληά, το Δίμηνι και τα Πευκάκια. Στα Παληά, στη θέση «Κάστρο» ή «Άγιοι Θεόδωροι» ανακαλύφθηκαν ανάκτορο, ερείπια κατοικιών, κεραμική και ταφές. Στο Δίμηνι, γνωστό κυρίως για το νεολιθικό οικισμό, αποκαλύφθηκαν μυκηναϊκός οικισμός και μεγάλος θολωτός τάφος, γνωστός σαν Λαμιόσπιτο, με πλούσια κτερίσματα. Στα Πευκάκια τοποθετείται η Νηλεία, η πόλη που ίδρυσε ο Νηλέας, ο αδερφός του Πελία. Η κατοίκιση στο χώρο αυτό είναι συνεχής από τη Νεότερη Νεολιθική Εποχή ως την Υστεροελλαδική (4000 – 1100 π.Χ.) και λόγω της επίκαιρης θέσης του εξελίχθηκε σε σημαντικό εμπορικό σταθμό που συνέδεε την ενδοχώρα με τη Θράκη, τη Μικρά Ασία, τα νησιά και τη νότια Ελλάδα. Οι Φερές (Βελεστίνο), η πόλη που κατοικείται από τη Νεολιθική Εποχή, άκμασε και στη Μυκηναϊκή Εποχή, όπως έδειξαν οι σύγχρονες ανασκαφές, επιβεβαιώνοντας τις αρχαίες παραδόσεις για τον ισχυρό βασιλιά Άδμητο και την Άλκηστη. Στην περιοχή του Αλμυρού, στη λίμνη Βοίβη και γύρω στον Πηνειό, εντοπίστηκαν αρκετές μυκηναϊκές θέσεις με αξιόλογα ευρήματα που πιστοποιούν τη συνεχή κατοίκιση στο Θεσσαλικό χώρο. Ο 14ος και 13ος αιώνας π.Χ. αποτελούν την κορυφαία φάση της μυκηναϊκής ανάπτυξης, που δόξασε ο Αχιλλέας με τους Μυρμιδόνες.