Älteste menschliche Funde in Randersacker stammen aus der Urnenfelderzeit. Im weiteren Umkreis siedeln wohl schon seit dem 4. und 3. Jahrtausend v. Chr. Menschen.
In Arnsberg gibt es auf dem Römerberg oder Rammersberg eine Fliehburg. Es werden dort auch Grabstätten, meist Grabhügel, angelegt.
Die Anwesenheit keltischer Bevölkerung in Arnsberg wird durch den Fund charakteristischer Tonscherben aus dieser Zeit belegt.
Spuren menschlicher Anwesenheit im Gaimersheimer Gebiet lassen sich bis in diese Zeit zurückverfolgen. Hiervon zeugen Funde in einer Lehmgrube, die zugerichtete Feuersteinspitzen, einen Mammutstoßzahn sowie zwei Mammutbackenzähne zu Tage förderten. In einer Spalte des Steinbruchs am Rackertshofener Weg wurden Knochen und Zähne gesammelt, die von Höhlenbären stammen. Ferner wurde ein Steinbeil aus dem dritten vorchristlichen Jahrtausend ausgegraben.
Im Bereich des Steinberges bei Gaimersheim finden sich Spuren aus dieser Zeit, beispielsweise Keramikreste (Bandkeramik) sowie neue Gerätschaften wie Steinbeile für die Holzverarbeitung, Sichelklingen aus Hornstein für die Getreideernte und Mahlsteine aus Quarzit zur Mehlherstellung. In Bezug auf die Keramik liefert der Steinberg Belege fast aller jungsteinzeitlichen Kulturen (Linearbandkeramik, Stichbandkeramik, Oberlauterbacher Keramik, Münchshöfener Kultur, Altheimer Kultur und Chamer Gruppe).
Auf dem Michelsberg wird eine Befestigung angelegt.
In der Nähe von Kleinlangheim befindet sich ein Gräberfeld aus der Römischen Kaiserzeit
In der Nähe von Heidenheim wird in Gnotzheim am Limes das Kastell Mediana aus Holz errichtet.
Es besteht ein römischer Gutshof (villa rustica) etwa 500 Meter nordwestlich des heutigen Bahnhofes.
Südlich des Limes, der etwa elf Kilometer nördlich von Heidenheim verläuft, befinden sich zahlreiche römische Gutshöfe. In Heidenheim selbst gibt es wohl ebenfalls einen solchen Gutshof, vermutlich im Bereich des Heidenbrünnleins, worauf durch römerzeitliche Funde von Keramikscherben und die Feststellung eines römischen Begehungshorizonts geschlossen wird. Eine Römervilla ist dadurch zwar (noch) nicht eindeutig nachgewiesen, doch ist deren Existenz archäologisch wahrscheinlich.