平谷历史悠久，源远流长。早在10万年前的旧石器时代，在平谷这块土地上，便有人类繁衍生息。马家坟、海子、洙水等10余处旧石器时代文化遗址出土的石器，如双刃刮削器、单刃刮削器、双台面石核等30多件，充分说明平谷地区已经进入旧石器时代晚期。上宅、北埝头出土的大量石器、陶器、房屋基址，说明在7000年前，平谷的先民已从事农业生产过着定居生活，泃河流域的一种独具特色考古学文化已经形成，被命名为“上宅文化”。
夏商时期平谷属古燕国。刘家河商代墓葬出土的16件成套青铜礼器与金耳环等金器，表明平谷的先民不仅掌握了制造铜器的技术，也掌握了制造金器的技术。而铁刃铜铖的发现（全国仅发现3件），更证明人们对铁的性质有了初步的认识。
周灭商，周武王封召公姓姬名奭（shi,四声）于燕，建立了燕国。平谷属燕地。周显王十四年（前354年），“齐师及燕战于泃水，齐师遁”（《竹书记年》）。
西汉时，汉高祖十二年（前195年）始建平谷县，属渔阳郡，县沿在今山东庄镇大、小北关村南。后元二年（前87年），汉武帝死，遗诏封大司马、大将军霍光为博陆侯，今北城子村东古城遗址即为霍光封地博陆城。西汉中期，县内设盐官。末期，古北口外的滑盐县迁治于博陆城（东汉明帝时改名盐田县，后废入平谷县）。西汉末年，王莽夺取帝位，阶级矛盾激化，蜂起。北方为活动地区。更始二十三年（25年），刘秀遣吴汉等10余名将军率军追击尤来、大枪、五幡诸起义军于潞县（今通州）东，又追至平谷决战，有1.3万义军被斩首。义军残部向东退却，后入辽西、辽东后溃散。刘秀军获胜还军蓟城（今北京），遂定河北，刘秀称帝，国号汉，是为东汉光武帝。平谷仍之，县治迁于今平谷城处。
