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早在1万年前的 [[ 新石器早期 ]] ，就有人类在此繁衍生息，这就是 [[ 北京 ]] 历史上著名的“ [[ 东胡林人 ]] ”。

商及 [[ 春秋战国时期 ]] 的文化遗址亦有发现。

[[ 汉代 ]] 属蓟县，唐属幽都县。

唐末至辽末的二百年间属 [[ 玉河县 ]] ，金初并入宛平县治下。

元初，门头沟区山区存在过一个“大 [[ 周朝 ]] 元年”政权。

[[ 明代 ]] 宛平县在此派典史。清 [[ 道光 ]] 二年派县丞。

1928年成立北平特别市，其余部分属 [[ 宛平县 ]] 。

门头沟解放后，先后是 [[ 北京市 ]] 属的28区、20区、16区，1952年成立京西矿区，下辖8区1镇。1958年5月经国务院批准，调整辖界改称门头沟区。

人类的祖先始居在天然洞穴之中，约1万年前，东胡林人离开了祖先洞居的巢穴，来到门头沟区清水河谷东胡林黄土台地居住、生活、繁衍，人类的历史从 [[ 旧石器时代 ]] 进入 [[ 新石器时代 ]] 。在 [[ 东胡林人 ]] 生活的遗址中，发现了用小螺壳制成的项链和用牛肋骨穿成的骨锡，反映出人类对美的追求和原始畜牧业的萌芽。此外，在沿河城的大东宫村、斋堂镇柏峪村等地，都发现了这一时期古人类生活的遗迹。

门头沟区地处古 [[ 冀州 ]] 。 [[ 周武王 ]] 十一年（前1066年）设燕、蓟政区，区境属蓟，燕并蓟后，区境属燕。

[[ 战国时期 ]] ，燕为七雄之一，设置上谷、渔阳、右 [[ 北平 ]] 、 [[ 辽西 ]] 、辽东5郡。

区境东部，今龙泉、永定、 [[ 潭柘寺 ]] 三镇范围均属渔阳郡，其余地域属上谷郡。

在军庄村一带春秋战国墓葬中出土的 [[ 燕国 ]][[ 刀币 ]] 、 [[ 青铜剑 ]] 、 [[ 青铜戈 ]] 等，说明了当时境内的经济、政治、文化发展水平。 

公元250年，魏征北将军 [[ 刘靖 ]] 屯兵幽州，为解决军粮和发展农业生产，组织军士1000余人，修建车箱渠（引水渠）和戾陵堰（拦水坝），于境内三家店处引漂水（ [[ 永定河 ]] ）人高梁河，使蓟城南北灌田2000顷。

[[ 西晋 ]] 佛教盛行， [[ 晋憨帝 ]] 建兴四年（316）在区境内修建佛教名刹 [[ 潭柘寺 ]] ，初建时称嘉福寺，后屡经扩建、改名。因寺后有 [[ 龙潭 ]] ，寺前有朽树，故称潭柘寺。

[[ 东晋 ]] 政权偏安南方，北方出现了由少数民族统治者建立的割据政权，史称“五胡十六国”。

[[ 北魏 ]][[ 太平真君 ]] 七年（446）， [[ 太武帝 ]] 发司、幽、定、冀四州10余万人，修筑畿上塞围，东起上谷，西至 [[ 黄河 ]] ，广袤千里，今境内尚留有北魏长城遗迹。

[[ 东魏 ]][[ 武定 ]] 三年（545）， [[ 平远 ]] 将军元勒动用民工1500余人，在区境内 [[ 河北 ]] 衬西北筑城戍边。

南北统一，“罢天下诸郡”，设州县二级地方行政建制。区境内上苇甸乡、王平地区办事处范围以东属幽州 [[ 蓟县 ]] ，其余地域属燕州 [[ 沮阳县 ]] 。

唐 [[ 武德 ]] 五年前，在境内 [[ 马鞍山 ]] 修建 [[ 慧聚寺 ]] （ [[ 明代 ]] 重修后改名 [[ 万寿寺 ]] ，俗称 [[ 戒台寺 ]] ）。大业三年（607）年，州废，区境分属蓟、怀戎二县。