临沂历史悠久，是中华文明的重要发祥地之一。

50万年以前，人类的祖先就栖息在临沂北部的鲁中山区中，创造出了远古文明。

20万年以前的旧石器时代早期的文化遗存在境内有多处发现使用文字符号。旧石器晚期，远古先民逐日南下，定居沂沭河大平原。现沂河和沭河流域发现的近百处细石器文化遗存，是1-2万年前的人类所创造。

1万年前的细石器时代，远古先民在沂沭河流域建立了密集的聚落群，开始了最初的原始农业活动。沂沭河流域成为我国原始农业的发源地之一和人类历史上第一次绿色革命的摇篮之一。

5000年以前，这里的人类就开始掌握了酿酒技术，使用砭石治病。

虞夏时，禹划九州，临沂之域构为徐州 。公元前2053年大禹后裔姒少康中兴夏朝，封其次子曲烈于临沂域内的缯衍之地。

商朝时期，这块土地上丰存过郯国、莒国、费国诸方国。

周灭商后，临沂地域并入青州，分属齐、鲁两国，境内见于《春秋》的有颛国、阳国、向国、莒国、郯国、根牟国、于馀丘国、杞国等分封国。其中鄅国国都是今临沂城的建城伊始。

春秋时期，鲁国季孙斯、叔孙州仇帅师修筑启阳城作为鲁国东南屏障，成为今临沂老城的前身。 临沂域内除商周时期古国外，见于《春秋》 的还有中丘国、祝丘、费、防、台、东阳、武城国、丘舆、向、次室邑、蒙、郓、堂阜、盖、艾、纪障、密、鄢陵等20个。其中季文子在次室邑推行的“初税亩”被视为我国农业税征收的起始。

战国时期，临沂域内诸封国先后为齐、楚所兼并，至战国末期，南部属楚，北部属齐。齐长城在临沂域内设置的穆陵关是当时的“天下第一关”。 战国末年，楚国在临沂域内设兰陵县，成为山东省境内最早设立的县邑，因荀子在此治邑治学，“兰陵多学”成为这一时代的文化特征。

秦朝统一，地方实行郡县制，临沂地域属琅琊郡和郯郡。

西汉时，为避汉景帝刘启名讳，启阳城更名开阳并设为开阳县。 汉武帝时设十三州部，临沂域内的郯县为徐州治所。 临沂地域分属徐州之琅琊国、东海郡、城阳国和兖州之泰山郡。

东汉时，改琅琊郡为琅琊国 ，光武帝子刘京将琅琊国迁都开阳，自此开阳称琅琊。 临沂地域分属徐州之利城郡、东海郡、琅琊郡、琅琊国和兖州之泰山郡、东莞郡、东安郡和城阳国。

三国时期，开阳一直作为琅琊国国都，封有琅琊王。 临沂地域属魏国。至魏末，分属东海国、琅琊国、东莞郡、泰山郡。琅琊阳都的琅琊诸葛氏族人分辅三国，其家族文化成为中国优秀传统文化的重要组成部分。

西晋时期，临沂地域分属徐州之琅琊国、东海郡、兰陵郡、东莞郡、兖州之泰山郡，其中琅琊国是晋元帝司马睿的潜邸。

南北朝时期，临沂的琅琊王氏家族拥护司马睿南渡建立了东晋王朝，形成了“王与马，共天下”的政治格局。 晋室南渡后，临沂地域先后属于后赵、东晋、前燕、后燕、南燕、前秦和北魏。后临沂域内的兰陵萧氏家族南渡，荣登南朝政坛，建立齐梁两代王朝。 北魏中期琅琊国改作琅琊郡，后魏置北徐州治所琅琊开阳，北周改置北徐州为沂州。

隋朝时，大业初年（605年），将开阳、临沂、即邱3个县合并为临沂县，治所设于今临沂城。 临沂地域分属沂州（琅琊郡）、泗州（下邳郡）、密州（高州郡）、海州（东州郡）、徐州（彭城郡）。

唐朝时，武德六年兰山县并入临沂县。临沂地域分属沂州（琅琊郡）、密州（高密郡）、徐州（彭城郡）。

宋朝时，临沂地域分属沂州（琅琊郡）、密州（高密郡）、淮郡军等。

金朝时，临沂地域分属山东东路的沂州、莒州、邳州、泰安州。

元朝时，临沂地域分属兖州府和青州府，清初因之。

清朝雍正十二年（1734年），升沂州为沂州府，置附郭兰山，降莒州为散州，属沂州府。辖兰山、郯城、费县、沂水、蒙阴、日照、莒州6县1州。8月在临沂域内的大店成立了山东省政府。临沂地域分属鲁中、鲁南、滨海3个行政区。