האדם הופיע לראשונה על פני כדור הארץ באזור טנזניה, קניה ואתיופיה שבמזרח אפריקה. לפני כ 1.7 מיליון שנה יצא האדם מאפריקה והחל להתפשט ברחבי העולם. בדרכו מאפריקה עבר האדם דרך ארץ ישראל, הגשר בין יבשות אפריקה, אסיה ואירופה. בני האדם חיו על פני כדור הארץ למעלה משני מיליון שנים  כציידים ולקטים שנדדו  ממקום למקום, ניצלו את משאבי החי והצומח וחיו בשיווי משקל עם הסביבה.  בני האדם חיו בקבוצות קטנות, נדדו והקימו אתרי חנייה זמניים במערות, מחסות סלע ובשטחים פתוחים, בהתאם לזמינות המשאבים ועונות השנה. לפני  כ- 11,500 שנה חלה מהפכה משמעותית בתולדות האדם – המהפכה הניאוליתית. בני האדם למדו לביית את  בעלי החיים והצמחים ועברו מכלכלה המבוססת על ליקוט מזון מן הטבע, לכלכלה המבוססת על חקלאות  וייצור מזון. תהליך הביות החל באזורנו, והתפשט בהדרגה לאזורים אחרים באירופה , אסיה ואפריקה.  ביות בעלי החיים חייב הקמת יישובי קבע והביא להתמחות של קבוצות בני אדם  בשיטות שונות של חקלאות שאפשרו ייצור כמויות גדולות של מזון. כתוצאה מכך נוצרו עודפים של מזון שהיה צורך לאכסנם לשמרם ולסחור בהם. סמוך לתקופה זו החלו להופיע יישובי הקבע. בתוך כמה אלפי שנים פותחו מקורות המים, הומצאו כלי החרס והחל השימוש במתכות.
בחוף הכרמל נמצאו שרידי תרבויות האדם הקדמון מהקדומים בארץ ומהחשובים בעולם. באתר נחל המערות נמצאו שרידי תרבות פרהיסטורית מהתקופה הפליאוליתית התחתונה שגילם כחצי מיליון שנה (התקופה הפליאוליתית התחתונה נמשכה כשני מיליון שנה בין  2.5 ל 0.4 מיליון שנים לפני זמננו). שרידים מהתקופה הפליאוליתית התיכונה (בה התקיימה התרבות המוסטרית בין 50,000 ל 250,000 שנים לפני זמננו) נמצאו בקרקעות החמרה הנמצאות בין שכבות סלע הכורכר, במערות ברכס הכורכר מצפון לעתלית ובמערות במורדות המערביים של הר הכרמל. בתקופה זו הגיעו לארץ  ולחוף הכרמל האדם המודרני (ההומו ספיאנס הקדום שהגיע ככל הנראה מאפריקה) והאדם הניאנדרתאלי שהגיע מאירופה. במערות הכרמל באתר נחל המערות התלו שרידי אדם מסוג הומו ספיאנס קדום בני כ 110,000 שנה. שרידים מהתקופה הפליאוליתית העליונה (50,000- 22,000 שנים לפני זמננו), ומהתקופה האפי פליאוליתית (השלב האחרון של התקופה הפליאוליתית) נמצאו במערות הכרמל ובאתרים פתוחים. יישובים מהתקופה הניאוליתית (תקופת האבן החדשה – לפני כ 11,500 עד 6,500 שנה) נמצאו במערות הכרמל, על רכסי הכורכר ועל קרקעית הים בעתלית, בחוף הכרמל מצפון לעתלית ובנווה ים.
עליית מפלס הים במהלך ההולוקן (העידן הגיאולוגי האחרות שהחל לפני כעשרת אלפים שנה) גרמה להצפת חלקים נרחבים ממישור החוף, אבדן שטחי ניצול יבשתיים ושינויים מהותיים בנוף, תושבי החוף הניאוליתיים נאלצו להתמודד עם מציאות משתנה בקצב מהיר יחסית שכללה:  עליית מפלסים בשיעור של  עד-11 מ"מ בשנה, שינויים באקוויפר החוף, המלחת מקורות מים וחדירת חולות. 
תקופות הקרח הביאו לשינויים של עשרות מטרים במפלסי הים בעולם וכתוצאה מכך נחשפו חלקים גדולים של קרקעית הים. באזורים שנחשפו התיישבו בני אדם. כאשר הסתיימו תקופות הקרח עלה מפלס הים והיישובים הוצפו. חלקים נרחבים של מישורי החוף הקדומים, ובהם תצורות נוף יבשתי (הרים, עמקי נחלים)  ושרידים שהשאירו אחריהם התרבויות הפרהיסטוריות, מוצפים כיום על ידי הים.