天水，是人类祖先最早开发经营的地区之一，具有悠久的历史和灿烂的文化。据兰州大学考古研究所和美国专家对大地湾遗址最新探究表明：远在万年前这块土地上已有原始先民居住、劳动和生息，创造了著名的大地湾文明。仅从发掘出遗址的0.5%来看：其文物遗存之丰富，是地下发掘的原始文化遗址中罕见的。据不完全统计;发掘出聚居村落、原始“宫殿”、水泥地面、灶坑、排水渠等遗迹；出土陶器4000余件、石器1700余件、骨角器1600余件、蚌器和装饰品360多件，动物骨骼、植物标本、木炭标本和植物种子等。有人说大地湾发掘有七项世界之最，一为F901为中国最古老的“宫殿”；二为混凝土地面；三为世界上最古老的彩陶；四为陶文；五为中国最早的地画；六为糜子和油菜籽两种最早的种子；七为消防技术最早使用等。对大地湾文物初步鉴定，属于距今8000——15000年前的新石器时代的前仰韶文化类型，跨度达3000年之久。天水地下化石蕴藏极为丰富。迄今已出土的古生物化石有：草、龟、鱼、恐龙、乳齿象、铲齿象、犀牛、鸟卵等等。它们是研究天水上古历史气候和古生物史的宝贵资料。在天水这片土地上探明的师赵村一期文化、仰韶文化、马家窑文化和齐家文化等类型的遗址500余处。出土了大批原始社会人们从事狩猎、捕鱼的生产工具，以及农业和制陶业等方面的遗物。这些文物与甘肃临洮发掘的马家窑、寺洼和辛家店文化相类似。师赵村一期文化是新石器时代早期文化，它是连接大地湾一期文化和仰韶文化的重要环节，同陕西宝鸡、岐山、周原、凤翔等关中地区出土的中原文化形成了完整的中华民族古人类文化发展的链条。仰韶文化类型，甘肃的齐家文化，以及近乎殷商的寺洼文化的文物，在天水地下的大量出土，证明了天水是历史上较早开发、经营的地区，它是人类的发祥地之一。这里古代森林茂密，水源丰富，气候温和，土质优良，是人类以及各类动植物生息的良好环境，先民们很早就在此生息，狩猎、放牧、捕鱼、耕作、繁衍后代。值得一提的是，比大地湾稍晚在天水发现的马家窑文化，其彩陶文化艺术在国内外享有盛名，显示了我们祖先高度的智慧和伟大的艺术创造力。另一方面，也证明了北京大学考古文博院教授马世长曾说的：“华夏文明根在天水”的说法是有根据的。据我国最早的地理专著《禹贡》记载，天水在夏商周三代时，属古雍州的一部分。秦武公十年（前688年）始设邽县，它是中国历史上的肇始县。直到西汉武帝元鼎三年（前114年），始称天水。历史上也以上邽、成纪、陇西、秦州和天水县等称谓。
