Η ιστορία της πόλης των Χανιών ξεκινάει από την Νεολιθική εποχή όπως αποδεικνύεται από τα ευρήματα που υπάρχουν (3^η - 2^η χιλιετία π.Χ ). Η κεραμεική της μεταβατικής νεολιθικής περιόδου (3.000 - 2.900 π.Χ.) αποτελεί την πρωιμότερη μαρτυρία ανθρώπινης δραστηριότητας στο λόφο του Καστελίου, στα ανατολικά του λιμανιού. Ο λόφος αποτέλεσε ιδανική θέση για εγκαθίδρυση προϊστορικού οικισμού, γιατί όχι μόνο γειτονεύει με τη θάλασσα, αλλά περιβάλλεται και από τον πλούσιο Χανιώτικο κάμπο.

Γρήγορα ο οικισμός αναπτύσσεται σε σημαντικό κέντρο με στενές εμπορικές σχέσεις με τα Κύθηρα. Γύρω στο 2.200 π.Χ. κατοικείται και η περιοχή νότια από την Αγορά των Χανίων. Το 1450 π.Χ. η εγκατάσταση στο Καστέλι καταστρέφεται από μεγάλη πυρκαϊά. Σ'αυτήν την περίοδο ανήκουν και 100 περίπου πήλινες πινακίδες με σύμβολα της Μινωϊκής Γραμμικής Α γραφής, που ψήθηκαν κατά την πυρκαϊά και δηλώνουν την πιθανή ύπαρξη κάποιου ανάκτορου στη γύρω περιοχή. Μετά την καταστροφή του 1450 π.Χ. η πόλη ξαναχτίστηκε και συνέχισε τη ζωή της ως το τέλος των μινωϊκών χρόνων, το 1100 δηλαδή π.Χ., με ενδιάμεσες επίσης καταστροφές.

Η υστερομινωϊκή ΙΙΙ περίοδος (1400 - 1100 π.Χ.) υπήρξε εποχή μεγάλης ακμής του οικισμού. Η νεκρόπολη του προϊστορικού οικισμού απλώνεται σε μεγάλη έκταση ολόγυρά του. Υστερομινωϊκοί τάφοι (1400 - 1200 π.Χ.) έχουν σκαφτεί στο Α., ΝΑ και ΒΑ τμήμα της σύγχρονης πόλης και έχουν βρεθεί πήλινα αγγεία υστερομινωϊκής ΙΙΙ γραφής.

Είναι βέβαιο ότι τα Χανιά, τόσο το Καστέλι όσο και το τμήμα της νέας πόλης, κατοικούνταν στους πρώτους αιώνες της πρώτης χιλιετίας, δηλαδή στα γεωμετρικά και αρχαϊκά χρόνια. Λίγα ίχνη έχουν βρεθεί από την πόλη των κλασικών χρόνων (5ος και 4ος αιώνας π.Χ.). Ωστόσο η περίοδος αυτή πρέπει να ήταν εποχή άνθησης για την περιοχή, αν κρίνει κανείς από τους τάφους που έχουν αποκαλυφθεί και από μαρτυρίες αρχαίων συγγραφέων. Είναι γνωστό ότι ο περίφημος γλύπτης Κρησίλας, μαθητής του Φειδία, καταγόταν από την Κυδωνία των κλασικών χρόνων. Η Κυδωνία ήταν η περισσότερο εκτεθειμένη σε εξωτερικές επιδρομές πολιτεία της αρχαίας Κρήτης και επέδραμαν εναντίον της Ζακύνθιοι, Σάμιοι, Αιγινίτες, Αθηναίοι, Φωκαείς. Κατά τους συνεχείς μεγάλους εμφύλιους πολέμους των Κρητικών πόλεων, η Κυδωνία έδινε τη νίκη σ' εκείνο το στρατόπεδο με το οποίο συμμαχούσε. Το 189 π.Χ. ανταπεξήλθε μόνη της εναντίον των δύο μεγαλύτερων πόλεων της Κρήτης, Κνωσού και Γόρτυνας, ενώ το 170 π.Χ. πολιορκήθηκε από τους Γορτύνιους και ζήτησε τη βοήθεια του βασιλιά της Περγάμου Ευμένη.