Die Anfänge der Besiedlung im Bereich der heutigen Großstadt Dortmund reichen weit in die schriftlose Zeit der Vorgeschichte zurück. Entlang des Hellwegs – vom Rhein bei Duisburg über den Dortmunder Raum in die Soester Börde und weiter nach Osten – zieht sich ein fruchtbarer Lößgürtel mit den besten Böden Mitteleuropas. In der Jungsteinzeit kamen die ersten Bauern in unsere Region, denn die Bodenfruchtbarkeit war für sie der entscheidende Auswahlfaktor. Sie nutzten viele der günstigen Siedlungslagen im Stadtgebiet, beispielsweise an mehreren Stellen in Oespel. Ihre bis zu 40 Meter langen Häuser richteten sie nach Nordwesten, der Hauptwindrichtung, und gruppierten sie eng aneinander.
Ab der jüngeren Bronzezeit (um 1000 v. Christi Geburt) mehren sich im Dortmunder Gebiet die archäologischen Hinweise auf eine immer dichter werdende Besiedlung. Zahlreiche Grabhügel, insbesondere entlang des Hellwegs, säumten die wichtigen Verkehrswege. Die Hügel dienten lange Jahrhunderte nicht nur als Orientierung im Raum, sondern auch als Erinnerungsorte. Mehrfach konnte festgestellt werden, dass sowohl die nachfolgenden Generationen, als auch die Menschen während der späteren Eisenzeit, der römischen Kaiserzeit und des frühen Mittelalters die Bestattungsplätze weiter- oder wieder nutzten.
Während der letzten vorchristlichen Jahrhunderte, der Eisenzeit, werden überregionale Einflüsse und Kontakte immer deutlicher spürbar. Reste keltischer Glasarmringe und keltische Münzen finden sich in den eisenzeitlichen Siedlungen genauso wie germanische Tonwaren. Im Dortmunder Norden mit seinen mehr sandigen Böden, beispielsweise in Grevel und Lanstrop errichteten die Menschen große, langgestreckte Häuser, Wohnstallhäuser, in denen Menschen und Tiere unter einem Dach lebten, wie sie im ganzen nordwestlichen Mitteleuropa in der Zeit üblich waren. Am Hellweg dagegen wohnte man – wie im Rheinland – in kleinen Gebäuden, während das Vieh offensichtlich nur während schlechter Witterungsperioden in separaten Bauten auf dem Hofgelände Schutz fand.
In der sogenannten Kaiserzeit der ersten Jahrhunderte nach Christi Geburt häufen sich in den germanischen Siedlungen und Gräberfeldern entlang des Hellwegs archäologische Funde römischer Gebrauchsgüter, Militaria und Kultgegenstände. Aus Dortmund stammt einer der berühmtesten Zeugen aus dieser Zeit: Ein Goldschatz aus dem 5. Jahrhundert, entdeckt nahe der heutigen Altstadt, unmittelbar am Hellweg. Die 444 Gold-, 16 Silbermünzen und drei goldenen Halsreifen gelten heute als Subsidienzahlungen, Unterstützungsgelder für „barbarische“ Anführer – wie sie als Mittel der römischen Außenpolitik bekannt sind. Für Hortfunde suchte man häufig besondere Plätze abseits der Siedlungen aus. So waren sie weniger der Gefahr ausgesetzt, bei Alltagsarbeiten entdeckt zu werden, aber in diesem Fall gleichzeitig durch die Wegnähe gut erreich- und erinnerbar.
Gleich an mehreren Orten im Stadtgebiet entwickelten sich offenbar aus den germanischen Gemeinschaften örtliche Eliten. Sowohl in der heutigen Innenstadt im Bereich des späteren Grafenhofes als auch in Asseln und Wickede wurden Teile von Friedhöfen mit reich ausgestatteten Personen des 5. bis 7 Jahrhunderts ergraben. Die Verstorbenen waren mit Glasgefäßen, Elfenbein und Edelsteinen, Gold- und Silberschmuck ausgestattet und in kleinen Gruppen beerdigt worden. Sie verfügten damit zu Lebzeiten über weit reichende wirtschaftliche Kontakte und zeichnete sich offen durch ihre Prestigegüter aus. In welcher Beziehung diese Personen zu den ab Ende des 9. Jahrhunderts schriftlich bezeugten Ortschaften – „Throtmanni“ (Dortmund) und „Ascloon“ (Asseln) – direkt an der Hellwegtrasse standen, ist noch nicht geklärt. Aber zumindest für Dortmund zeichnet sich ab, dass am Grafenhof mit spätantiken-frühmittelalterlichen Gräbern und einer frühen Eigenkirche (der Martinskapelle) eine der Keimzellen der alten Stadt Dortmund lag, die wahrscheinlich an die vorkarolingischen Siedlungs- und Herrschaftsstrukturen anknüpfte.