Bei Karbach gefundene Steinbeile können auf ca. 3000 v. Chr. datiert werden. Weitere Gräberfunde deuten darauf hin, dass es bei Karbach bereits einige Jahrtausende vor Christus eine Siedlung gegeben hat.
In Karbach und Umgebung finden sich zahlreiche Hünengräber, welche in die Zeit zwischen 1800 und 1200 v. Chr. datiert werden können.
Es gibt Funde aus der Jungsteinzeit in Höhlen der Gößweinsteiner Umgebung.
Geringe Funde aus dieser Zeit zeigen, dass sich hier vorübergehend Menschen aufhalten. Es gibt jedoch keine kontinuierliche Besiedlung im Gebiet Weidenfels.
Die Römer errichten auf einer kleinen Anhöhe nahe Gaimersheim ein Kastell, zu dem wohl auch eine Kolonie gehört. Über die Vermutung, dass Abschnitte der alten Ortsbefestigung Teile des frührömischen Holz-Erde-Kastells darstellen, gibt es noch keine neuen Aufschlüsse und Untersuchungen. In Nassenfels wird ebenfalls ein frühes Erdkastell aus dem 1. Jahrhundert vermutet, das anhand des verfüllten Spitzengrabens nachgewiesen werden konnte. Die Funde aus dieser Zeit sind schon ergiebiger und bestehen unter anderem aus römischen Dachziegeln, Geschirrscherben, Teilen eines Bades, einer Statue und einem Grabstein. Das Kastell wird jedoch schon bald wieder verlassen, vermutlich um weiter vorgeschobene Stellungen in der neuen Kastellreihe Kösching-Pfünz-Weißenburg zu beziehen.
Eine römische Militärstraße, die Augsburg mit Regensburg verbindet, führt durch das Gaimersheimer Gebiet und ist noch heute unter dem Namen "Römerstraße" erhalten. Sie wird begleitet von einer Reihe römischer Landgüter (villae rusticae), wobei in jüngster Zeit einige neue Anlagen durch die Luftbildarchäologie entdeckt worden sind. Diese Gutshöfe dienen zur Versorgung der in den Kastellen und am Limes stationierten Truppenteile.
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.