Les découvertes archéologiques, comme les peintures rupestres, prouvent que les humains étaient présents à l'époque préhistorique. Les peintures rupestres de Gouy et d'Orival témoignent également de la présence humaine en Seine-Maritime. On trouve plusieurs mégalithes dans toute la Normandie, dont la plupart sont construits dans un style uniforme.
Des groupes de Belges et de Celtes, appelés Gaulois, envahissent la Normandie du IVe au IIIe siècle avant J.-C. Une grande partie de nos connaissances sur ce groupe provient de l'ouvrage de Jules César, de Bello Gallico. César a identifié plusieurs groupes différents parmi les Belges qui occupaient des régions séparées et vivaient dans des villes agraires fermées. En 57 av. J.-C., les Gaulois se sont unis sous Vercingétorix et ont tenté de résister à l'armée de César. Après leur défaite à Alésia, les Normands ont continué à se battre jusqu'en 51 avant J.-C., l'année où César a achevé sa conquête de la Gaule. Sous la domination romaine, elle faisait partie de l'Armorique.
L'histoire du duché de Normandie a commencé vers l'an 911. C'est à cette époque qu'un traité, populairement appelé St. Clair-sur-Epte, a été conclu. Charles le Simple de France donna des territoires autour de Rouen et de la basse Seine à Rollo, chef d'une bande de Vikings. D'autres concessions suivront en 924 et 933. En 1066, le duc de Normandie, Guillaume le Conquérant, envahit l'Angleterre après la mort du roi Édouard le Confesseur, estimant qu'il avait le plus droit d'être roi d'Angleterre. Mais le roi Harold II s'est fait couronner roi à sa place. L'armée saxonne du roi Harold et l'armée de Guillaume Normand ont combattu à la bataille d'Hastings le 14 octobre 1066. Le roi Harold a été tué au cours de cette bataille. Le 25 décembre 1066, Guillaume est couronné roi d'Angleterre sous le nom de "Guillaume Ier".
Le duché historique comprend deux régions de France : la Haute-Normandie et la Basse-Normandie, ainsi que les îles anglo-normandes qui ne font pas partie de la France. Le duché de Normandie n'a été rendu à la France qu'après 1204, lorsque Philippe II de France a retiré toutes les possessions françaises à son vassal, le roi Jean d'Angleterre. À partir de ce moment, la Normandie est une région de France.