Las investigaciones arqueológicas señalan que en el sector de el Inga, una hacienda ubicada cerca del volcán Ilaló, alrededor del año 10300 a.c. vivieron pueblos nómadas que se dedicaban a la caza, la pesca y la recolección de alimentos. Debido a su edad, por ahora es considerado como el lugar más antiguo del país. Robert Bell, el primer investigador de esa zona, determinó que la roca obsidiana usada para las herramientas databa del 7.080 a.c., posteriormente en base a nuevas técnicas, se estableció su edad en más de 12 milenios de antigüedad, como se lo reconoce ahora. Estos primeros asentamientos pertenecen al período paleolítico ecuatoriano. La obsidiana, se sabe, fue el principal material de construcción de herramientas en aquél período. En la excavación se encontró cerca de 80 mil piezas demostrando su amplio uso entre los habitantes.
Nueve milenios después, durante el período de desarrollo regional, la civilización de los cotocollaos se asentaría entre las montañas Casitagua y Pichincha, en el 800 a.c., descubiertos por el Padre Porras en el año 1973. Esa sociedad ya no era sedentaria, se basaba tanto en la agricultura por el cultivo del maíz, la quinua, el chocho, la calabaza, entre otros; así como también por la cacería, siendo muy importante la presencia del venado, el conejo, y los camélidos. La cerámica de la cultura cotocollao es similar tanto en su decoración como en su estilo, con las culturas costeñas de Chorrera y Machalilla. Lastimosamente esta civilización desapareció debido a las erupciones del volcán Pululahua.
Otro de los yacimientos arqueológicos importantes es el de Rumipamba, ubicado dentro de la ciudad, el cual se caracteriza por la presencia de tumbas y se lo asociada a fragmentos de platos trípodes perforados. Perteneciente a la cultura Quitu, este asentamiento (1500 a.c. hasta el 900 d.c.) fue abandonado en varias ocasiones, debido a las erupciones de los volcanes Pululahua y Guagua Pichincha. Durante este período (Formativo) se da uno de los capítulos más interesantes -pero también uno de los más controversiales- de la historia de la urbe, El Reino de Quito, mencionado por el Padre jesuita Juan de Velasco en su Historia publicada en el siglo XVIII. En ella se habla de un Reino (palabra que se utilizaba en aquella época para definir al país de Quito por los españoles) conformado por las etnias Quitu y Caras. Si bien las actuales evidencias arqueológicas nos ayudan a entender que como tal un reino de las características que describe el historiador no fueron posibles, si sabemos que dos importantes confederaciones como los Quitu, asentados en las laderas del Pichincha, y los Caras, procedentes de la Costa, habitaron la zona antes de la llegada de los incas.
