Le prime testimonianze di insediamenti umani nelle Cinque Terre sono date dai resti della Grotta dei Colombi sull'isola di Palmira, tra cui resti di sepolture umane, fossili animali ed alcuni oggetti di manifattura in selce riconducibili al Paleolitico.
Il ritrovamento di rudimentali asce, riconducibili al periodo neolitico, fanno supporre che la zona fosse abitata da cacciatori stanziati stabilmente in queste terre, che trovavano rifugio nelle caverne o presso i numerosi ripari rocciosi. La presenza di questi insediamenti è testimone della ricchezza della selvaggina che, per decenni, si pensa addirittura presso i romani, costituì una fonte primaria di risorse.

Altri interessanti resti riconducibili a questo periodo, situati nei pressi dell'attuale Cappella di Sant'Antonio, sono i menhir: grandi pietre che, secondo le opinioni degli studiosi, avrebbero potuto avere una funzione legata al calendario oppure essere un abbozzo di statue stele.
Sul monte Castellano, gli scavi archeologici hanno portato alla luce dei frammenti di vasi decorati che testimoniano, nella zona circostante le Cinque Terre, la presenza di un importante insediamento dell'età del bronzo.

Nessun reperto materiale farebbe pensare ad uno stanziamento romano presente nelle Cinque Terre, tuttavia l'origine latina dei nomi di alcuni luoghi qui presenti farebbe supporre che i romani avessero dei piccoli centri di posta per i cavalli proprio sui territori delle Cinque Terre.

I primi documenti storici certi risalgono al XI secolo. L'origine dei paesi che compongono le Cinque Terre prende luogo proprio in questo periodo, quando le popolazioni di Val di Vara, si stanziarono stabilmente slungo il litorale marino. I primi borghi a sorgere furono quelli di Monterosso, citato per la prima volta in un documento del marzo 1056, e di Vernazza.
I paesi delle Cinque Terre nascono tuttavia come paesi prevalentemente come borghi agricoli, su cui l'uomo, visto l'ambiente ostile e le forti pendenze, fu costretto ad intervenire. L'attività marittima però non si fece attendere e presto le ex-popolazioni della Val di Vara presero confidenza con l'ambiente marittimo; questo è anche confermato dal fatto che, nel 1170, una galera di Vernazza partecipò la guerra di corsa contro i pisani, per conto dei genovesi.
Nel XVI secolo, vennero erette e rafforzate le vecchie fortificazioni per poter contrastare la minaccia turca che incombeva dai mari.
Una volta entrate a fare parte dei possedimenti genovesi, la storia delle Cinque Terre seguì poi il corso di quella della Repubblica e del resto del territorio ligure.