現在の八王子市域に人々が住み着き始めたのは有史以前の時代のことで、市域には先史時代の遺跡が数多く点在している。代表的なものとして国の史跡に指定されている椚田遺跡のほか、船田、北野などの各遺跡があり、八王子市域のこの時代の遺跡は主に浅川およびその支流付近の段丘面に位置している。縄文時代中期から平安時代に至るまでの集落が同一の遺跡から発見されており、先史時代からかなり後の時代まで、人々は河川付近の段丘面にのみ集住して暮らしていたことが分かる。1964年（昭和39年）に発掘された宇津木向原遺跡では、ムラの住居跡とともに方形周溝墓が発見された。特定の個人を葬った方形周溝墓は弥生時代のムラにおける身分格差を示すとされている。この地が大和王権の支配下に組み入れられると、市域は武蔵国の多麻郡（現代の用字では多摩郡）に編入された。古代に八王子市域に存在した郷名などははっきりしないが、931年（延長9年/承平元年）に勅旨牧に指定された小野牧（おののまき）を八王子市由木付近に求めようとする説がある。律令制が崩壊し荘園制が発達して関東各地で武士団が形成された平安時代後期には、武蔵七党のひとつ、横山党（武蔵七党系図筆頭）がこの地方に興った。横山党は古代氏族小野氏の末裔である小野義隆が武蔵権守となり、現在の八王子市横山町に名を残す横山荘に居館を構えて横山氏を称したのに由来する。横山党の一族には由木氏・田名氏・海老名氏・平山氏など八王子近辺の地名を名字とする武士がおり、その勢力が八王子市域一帯に広がっていたことが分かる。
モタグア川支流のコパン川に沿ったコパン谷では、B.C.1400年ごろから人類が集落を形成して居住していたことがわかっている。また、最近の研究では、このころに居住した人々はマヤ語系の言語を使用しない民族ではなかったかとの説もある。古典期の、いわゆるコパン王朝の前に先コパン王朝があったかどうかはわかっていない。紀元前900～800年頃までには、谷間の内部で社会階層化が進んだと思われる。ラス・セプルトゥラス地区では、豪華なヒスイの首飾りや「オルメカ・モティーフ」を持つ土器や土偶を副葬品として持つ支配層の埋葬跡が見つかっている。古典期のコパン王朝は A.D.435 年 (8.19.10.0.0) のキニチ・ヤシュ・クック・モ・チャン・ヨアートの即位に始まる。祭壇Qに描かれているこの王の姿は、彼がメキシコ高原の文化の強い影響下にあったことをしめしており、テオティワカンとなんらかの関係があった人物だと考えられている。当時、テオティワカンと関係が深かったティカルから送られた人物との説もある。キニチ・ヤシュ・クック・モ・チャン・ヨアートの後に続く数人の王の業績はわかっていないことが多い。第7代の睡蓮ジャガーが現在グラン・プラサと呼ばれているコパンの中心部を現在の形に整えた。西暦553年に即位した10代目の王から13代目の王の時代まで4人の王が185年間安定した政治を行い、マヤ地域の東南に位置するコパン王朝がマヤ文明を代表する一大王国へと発展した。西暦578年に即位した11代目王の治世に、アクロポリス内の建造物が拡張されるとともに、コパンから北東に約50キロ離れた地域にエル・プエンナを築き、政治的勢力拡張を図ったとみられている。西暦628年に即位した12代目王は67年間治世を行い、支配域をコパン谷から外へ広げ、コパンの全盛期を誇った。古典期のコパンの文化が花を開くのは A.D.695 年 (9.13.3.6.8) に即位した第 13 代の王ワシャック・ラフン・ウバク・カウィールの時代である。この時代にコパンでは、他のマヤ地域には見られない高浮き彫りや丸彫りの技術が生み出され、コパン独特の様式を持つ石像彫刻が多く作られる。また、政治的にも絶頂期を迎え、数々の衛星都市を従えた大都市となる。しかし、ワシャック・ラフン・ウバク・カウィールの統治期に衛星都市のひとつであったキリグアの反乱が発生する。当時のキリグアの王カック・ティリウ・チャン・ヨアートは A.D.724 年（9.14.14.11.19）にワシャック・ラフン・ウバク・カウィールの後見の下で即位したことがキリグアの石碑Eに示されているが、カック・ティリウ・チャン・ヨアートの即位から 14 年後の 738 年にキリグアはコパンに対して反乱を起こし、コパンに勝利する。このとき、ワシャック・ラフン・ウバク・カウィールはとらえられ斬首されたことがキリグアの石碑Jに言及されている。当時のコパンはマヤ地域の超大国であり、一方、キリグアはコパンに従属する王国に過ぎなかったのだが、この反乱によりモタグア川流域の覇権はキリグアに移ってしまう。この後、キリグアではコパンを模した造成がおこなわれ、またカック・ティリウ・チャン・ヨアートはコパンの紋章文字を用い、自らをコパンの第 14 代王と名乗り始める。このことからマヤの優越王－従属王の関係が絶対的なものではなく、従属王が優越王へとのし上がることができる流動的なものであったことがわかる。ワシャック・ラフン・ウバク・カウィールの斬首のあと、コパンは急速に衰え始める。第 15 代の王カック・イピヤフ・チャン・カウィールは神聖文字の階段を建設しコパンの復興を試みるが、一見壮大なこの建造物も内部の詰め土は以前の建造物に比べると脆弱なものであることがわかっている。また第 16 代の王ヤシュ・パッサフ・チャン・ヨアートは祭壇Qによりコパン王朝の正当性を表現するが、この 16 代王が事実上コパン王朝の最後の王である。A.D.822 年 (9.19.11.14.5) の祭壇Lには第 17 代の王ウキト・トークの即位が、祭壇Qと同じ図式で 16 代王から 17 代王に王権が渡される様子が表されているが、この石碑は直方体の1面しか彫刻されておらず、完成の前に王朝が崩壊したことを示している。