vignette|Nicolas Perrenot de Granvelle, figure majeure de l'histoire comtoise Habitée dès le Paléolithique inférieur, la Franche-Comté fut relativement unie dès l'Antiquité. À l'origine occupée par la cité des Séquanes, elle passa sous domination romaine après la guerre des Gaules. Occupé brièvement par les Burgondes après les grandes invasions, le territoire est inclus dans leur royaume qui fut annexé par les Francs en 534. Pendant la période franque, son territoire est compris dans le royaume de Bourgogne. Après la mort de Charlemagne, le territoire est inscrit dans le royaume de Haute-Bourgogne, puis les différents pagi qui composaient la Franche-Comté, fusionnent pour donner naissance au comté de Bourgogne, en 982. Ne quittant pas le royaume de Haute-Bourgogne, le comté est inclus dans le royaume d'Arles qui est finalement annexé par le Saint-Empire romain germanique en 1032. La Franche-Comté reste ainsi dans le Saint-Empire romain germanique, ce qui ne l'empêche pas de faire partie des États bourguignons, ou de l'Empire espagnol, frôlant plusieurs fois l'annexion au royaume de France. Ce n'est qu'entre 1678 et 1679 par les traités de Nimègue que la Franche-Comté est annexée par la France. Pendant l'époque contemporaine, les territoires de Belfort et de la principauté de Montbéliard sont ajoutés à l'ensemble régional, notamment pour leur proximité évidemment géographique, mais aussi historique, religieuse (diocèse de Besançon) culturelle et linguistique. Son histoire est donc, comme ses voisines de Lorraine et d'Alsace, très marquée par une double influence française et germanique.

Préhistoire thumb|Reconstitution de l'aven de Romain au musée de Montbéliard. Des signes d'occupation humaine datant d'environ ont été retrouvés dans la vallée supérieure de la Saône, le versant sud des Vosges, la trouée de Belfort, la bordure occidentale et les premiers plateaux du Jura. Ces Hommes taillaient des pierres, confectionnaient des armes et outils en silex, en bois ou en matières animales (os, corne, bois, défenses). La découverte de ces vestiges est principalement liée au contexte archéologique, qui les conservent plus aisément dans des avens, grottes ou autres cavernes. Une dent d'enfant datée entre et a été découverte à Vergranne, près de Baume-les-Dames. Ces découvertes attestent de la présence de l'Homme en Franche-Comté au paléolithique inférieur.

La région présente aussi des sites du paléolithique moyen, principalement localisés dans la zone pré-jurassienne, dans les vallées de la Saône de l'Ognon et du Doubs. Parmi les plus importants, les sites de Baume de Gigny et Romain-la-Roche. Ce premier a livré des traces d'activité de pêche en plus d'un biface daté de , considéré comme le plus ancien outil connu du Jura. Le site de Romain-la-Roche a révélé plus de d'animaux, datés entre et , ainsi que quelques éléments lithiques moustériens datés de . Malgré cela, aucun ossement néandertalien n'a été retrouvé en Franche-Comté, bien que des sites Suisses jurassiens tels que Saint-Brais et Cotencher en livrent.

Au paléolithique supérieur, l'Homme de Néandertal disparaît au profit de l'Homme moderne, la région est en pleine période glaciaire (Pléniglaciaire supérieur) qui s'illustre par la présence de glaciers le long du Jura et des Vosges. Cette période est marquée par l'apparition et le développement de parures et industries en matières animales, ainsi que la naissance de l'art mobilier et pariétal. Quoiqu'une bonne partie du territoire est recouverte de glaciers, la Franche-Comté abrite plusieurs sites témoins d'une occupation humaine à cette période. Parmi les plus importants, le site de la Mère Clochette à Rochefort-sur-Nenon, daté autour de -/-, qui révèle des sagaies, typiques de la culture de l'Aurignacien. Les sites de l'abri des Cabônes à Ranchot et de la grotte Grappin à Arlay livrent plusieurs témoignages de la culture magdalénienne et notamment de l'art figuratif animalier sur plaquettes de pierre, galets et plaques osseuses .

Le paléolithique final et le mésolithique connaissent la fin de l'ère glaciaire et les derniers chasseurs-cueilleurs en Franche-Comté. Un site emblématique de la région pour l'épipaléolithique est l'abri de la Rochedane à Villars-sous-Dampjoux. Ici ont été retrouvés des galets peints et gravés ainsi que deux harpons à un rang de barbelure. Le site présente une large séquence stratigraphique presque ininterrompue du Magdalénien jusqu'au mésolithique, ce qui en fait un gisement de référence pour l'Est de la France. Il y a de nombreux sites mésolithiques comtois notables tels que les abris de Ranchot, de Gigot (Bretonvillers) et de Bavans qui viennent s'ajouter à celui de la Rochedane, ainsi que les sites de plein air de Dammartin-Marpain, Choisey et Ruffey-sur-Seille. La plupart de ceux-ci révèlent une alimentation de chasseurs-cueilleur-pêcheur, ainsi que des restes humains parfois brûlés (comme à Ruffey-sur-Seine) et même incisés par un outil tranchant. À Ranchot, il a même été retrouvé une dent humaine transformée en pendentif. L'art évolue et prend une forme plus abstraite, schématique et celui-ci se perçoit à travers les exemples notable de Ranchot et de l'abri de la Rochedane où des galets sont peints, ornés de points ou de bandes, ou gravés de séries de traits. Le site de Bavans est un très bon exemple de néolithisisation, allant du magdalénien à la Protohistoire, il présente plusieurs éléments de la transition entre le mésolithique et le néolithique dont des tessons de céramique de type la Hoguette et rubané.

Au Néolithique (il y a environ pour la région), la Franche-Comté est peuplée de communautés habitant des huttes rondes protégées par des palissades. Elles développent la culture de plantes afin de se nourrir et pratiquent la domestication des animaux. L'industrie de la corne apparaît et les premières poteries sont façonnées. C'est également de cette époque que remonte l'apparition des habitats lacustres de Chalain et de Clairvaux. Ceux-ci ont été occupés pendant trois millénaires (avec de fréquentes interruptions) entre le XXXIXe siècle et Ces sites révèlent de nombreux vestiges en matière périssable (bois, restes végétaux, etc.) et notamment des outils, ce qui est extrêmement rare en archéologie et pour cette période. Le caractère exceptionnel de ces habitats, leur vaut une inscription sur la liste du patrimoine mondial par l'ONESCO en 2011.

La Franche-Comté est parsemée de mégalithes à travers la Préhistoire et certains sont encore perceptibles aujourd'hui.

Protohistoire

Âge du Bronze gauche|vignette|Objets en bronze issus des dépôts retrouvés au Mont-Julien à Pont-de-Roide-Vermondans, Bronze final, au musée du Château de Montbéliard. vignette|Ceinture à pendeloques en bronze, issue du dépôt de Mathay, env. 1000 av. J.-C. au musée du château de Montbéliard. Entre 3000 et 2500 av. J.-C., des populations indo-européennes venues principalement d'Europe centrale s'établissent successivement en Europe occidentale. La première vague de migration qui atteint la région couvre la période du Bronze ancien, de -1800 à -1500. Elle fonde une phase de développement due à la production et au façonnage du métal et on assiste alors à une transformation de l’économie et de la structure sociale avec la création d’un nouveau corps artisanal spécialisé dans le travail du métal. Le commerce et les échanges nécessaires à l’obtention de la matière première vont alors se développer considérablement. Cela s'accompagne par une hiérarchie sociale qui semble bien stratifiée et basée sur l'économie palatiale. La nouvelle vague de migrations de -1500 à -1200 correspond à celle de la civilisation du Bronze moyen, dite « des tumulus » qui fait progresser la métallurgie locale. Au Bronze final, période s’étalant de -1200 à -800, a lieu le troisième flux migratoire. La civilisation, dite « des champs d’urnes », apporte avec elle des coutumes particulières comme l’incinération mais aussi des connaissances dans l’industrie du bronze, cause de progrès décisifs dans ce domaine.

La Franche-Comté abrite plusieurs vestiges de cette période. L'un des plus importants est probablement le site de hauteur fortifié du Camp du Château, qui surplombe Salins-les-Bains. L'émergence de ce site fortifié à la fin du Bronze moyen et jusqu'à la fin du Hallstatt, pourrait être contemporaine de l’essor de l’exploitation des sources salées locales. Le site du Mont-Julien à Pont-de-Roide est lui aussi un site de hauteur fortifié, mais il se distingue par les dépôts d'objets en bronze, datés du Bronze final. En plus des sites de hauteurs fortifiés, plusieurs nécropoles ont été découvertes dans le Jura, avec des sépultures datant du Bronze ancien, jusqu'au second Âge du Fer, comme c'est le cas pour la nécropole des Moidons (près de Molain) ou encore celles de Damparis, Tavaux et de Choisey.. Parmi les vestiges les plus prestigieux, la Franche-Comté a livré plusieurs dépôts de réputation nationale. Tout d'abord, le trésor de Larnaud, qui réunit 66 kilos et 1800 objets de bronze, principalement du Bronze final.. Il y a aussi le dépôt de Mathay, un des plus importants pour la période du Bronze final en Europe. Il est composé de plus de , dont en verres et 950 anneaux de bronze. L'ensemble est représentatif d'un costume féminin ostentatoire (ceinture à maillons de bronze, bracelets, « diadèmes », ornements de coiffure plaqués d'or, colliers, d’ambre et d’or…) et est comparable à sa voisine de Blanot. Enfin, la commune de Véria a livré deux cuirasses en bronze, d'abord datées de l'Âge du Fer, mais finalement issues du Bronze final..

Âge du Fer Les Celtes s'installent en Gaule à partir du Nouvelle histoire de France: Les Ancêtres de la France, du monde celtique aux grandes invasions, Ve siècle avant J.-C. /+ 406 Julien Cain, Volume 1- éd. Tallandier, 1965. La Franche-Comté est occupée par les Séquanes et les Lingons. De cette époque datent les premières fonderies (dans le pays de Montbéliard, à Lons-le-Saunier et Ornans). De nombreux tumuli et des champs d'urnes celtes apparaissent à la suite de changements de rites funéraires.

Vers , la technique du fer arrive en Franche-Comté. La région, point de passage pour les populations venant de l'est de l'Europe et désirant s'installer en France ou en Espagne, est alors assez peuplée. L'économie se développe : les mines de fer et les puits à sel que compte la région permettent l'exportation vers les régions du bassin méditerranéen (Italie, Grèce…) de produits tels que les salaisons et des objets en corne.

Antiquité La Séquanie vignette|gauche|250px|« Taureau d'Avrigney », Atteste de la persistance de la mythologie celtique après la romanisation. Musée des beaux-arts et d'archéologie de Besançon. Le peuple gaulois occupant la majeure partie du territoire de la région actuelle était les Séquanes, les Lingons occupant la partie nord-ouest de l'actuel département de la Haute-Saône, à l'ouest de la Saône correspondant à l'ouest de l'actuel arrondissement de Vesoul. Les Séquanes pratiquaient principalement l'élevage et l'artisanat (notamment la céramique à Luxeuil). Les peuples celtes étaient perpétuellement en conflit avec leurs voisins, suivant les intérêts et jeux d'alliance, notamment les Éduens et les Séquanes qui se disputaient les péages sur la Saône. Les premiers étant alliés des Romains, les seconds firent appel vers à des Germains, les Suèves d'Arioviste. Ce dernier profita de cette occasion pour franchir le Rhin et annexa le nord de la Séquanie (l'Alsace actuelle). Trois ans plus tard, en , les Éduens et les Séquanes, cette fois alliés, furent vaincus par AriovisteHistoire du Jura.