一、原始社会
桂林虽然距中国古代文化发祥地的黄河流域有数千公里之遥，但桂林的历史依然有着令人眩目的辉煌。早在距今三万年前，宝积山半山腰就有桂林的远古先民在此居住。1979年，广西壮族自治区及桂林市考古工作者对残留在石洞边缘的文化堆积进行了抢救性发掘，在第二层的灰黄色胶结土文化层中，出土了两枚呈乳白色的人类臼齿，经鉴定属同一个体的老年人牙齿化石。同一堆积中，同时出土了7件石核、4件砍砸器、1件刮削器等打制石器。石质为石英粗砂岩，打制方法均采用单向锤击加工。并伴随有含真人化石的“大熊猫——剑齿象动物群”的常见成员，其中有五种已经属于绝灭种。出土的人类牙齿为第四纪更新世晚期的“智人阶段”化石，属旧石器时代晚期，中科院古脊椎与古人类研究所王令红等专家将其命名为“宝积岩人”。“宝积岩人”的生存年代介于“柳江人”与“甑皮岩人”之间。因此，宝积岩是目前已知最早的桂林人生活的居所。
时间进入距今7500—10000年前，在桂林南郊距市中心9公里处的相人山西南麓、甑皮岩洞穴中发现了一处具有丰富文化内涵的古人类遗址。
甑皮岩遗址于1965年文物普查中被发现，1973年试掘，洞内面积200多平方米，文化层最厚达3米，土质浅灰，为灰烬与螺蚌间杂兽骨堆积，在文化层中发现了35具先民遗骸，多为屈肢蹲葬，次为检骨葬，个别为侧身屈肢葬，属南方蒙古人种。同时出土的还有打制石器31件，磨制石器32件，骨器14件。陶片1000余片均为夹砂粗陶，火候偏低，纹饰以绳纹、篮纹为主，经14C测定得知，甑皮岩为新石器时代早期先民的居住遗址。
综合近年在雁山镇李家村发现的庙岩洞穴遗址、桂林轿子岩洞穴遗址以及丹桂岩洞穴遗址来看，桂林的原始居民巧妙利用桂林岩溶地貌及得天独厚的自然优势，纷纷选择朝向好、采光好、洞穴内无渗漏等宜居住的洞穴繁衍生息。桂林至今未发现有类似黄河流域半坡文化中的半地穴式茅屋、浙江河姆渡文化中的干栏式建筑出现，至于是否存在构木为巢，就考古实例而言，尚不得而知。
综上所述，桂林的远古先民应当是以穴居的形式在桂林的这块土地上延续了数万年，他们以狩猎、采集维系着整个部落的繁衍生息，为桂林的历史文化创造了辉煌的一页。
二、秦汉时期
秦国于秦始皇二十八年（前219）派大军征服百越民族，由屠睢率50万秦军进攻岭南，岭南百越部族顽强抵抗，战争持续三年，粮饷无法转运。秦始皇命监御史禄修建灵渠，以沟通湘、漓二水，联系长江、珠江两大水系，这项举世瞩目的工程完工后，一直延用到民国公路交通发达之后，才于1940年完全停航。但是灵渠的全面施工，开创了桂林地区建筑施工的历史先河。秦军进入岭南，同时带来了中原先进的文化、科学技术，促进了文字的传播，使号称南蛮之地的百越民族出现了文化的曙光，建筑技术的传播使百越民族的思想有了质的飞跃。秦军筑秦城时的板筑技术，很快在桂林一带流传并沿袭至今，青砖的烧制技术同时得到推广。在秦城遗址内，考古人员发掘到了秦代印纹青砖，从青砖的火候质地来看，当时的烧制技术已经比较成熟。
到了汉代，桂林的考古工作者在桂林周边的临桂五通东板、仁和，阳朔月落湾、凤凰岭等地发现的汉代砖室墓，多为单跑砖无浆干砌法建筑的砖室券拱墓，其拱券技术及砖墙的砌筑技术已经达到较高水平。尤其是拱券的砌筑技术，至今仍在建筑中广泛应用。而这一时期的青砖烧制技术较之秦代的青砖仍不相上下，只是在砖的一侧模印鱼骨纹、竖叉纹以及纪年款铭纹。1993年考古学家在临桂两江镇靠茶洞方向的岭坡下，曾发现一座带纪年款铭文的砖室墓，其墓砖一侧的铭文为永和九年□在揆制”，砖的尺寸为27.2厘米×12.7厘米×4.7厘米。东汉永和年号仅存续了6年，从中原变更年号到南蛮之地的桂林两江镇的深山中，3年都未能知晓，足见当时的交通不便、信息闭塞。
在桂林市域范围内，秦代有灵渠、秦城，汉代有古墓葬和洮阳古城。从这一时期的遗存来看，建筑技术尚未普及，加上年代久远，所保存的遗址鲜见，缺少更多的实物例证，但有一点是肯定的：秦汉时期较之原始先民的穴居生活，其社会已经大大地进步了。
三、唐宋时期
在桂林，我们所能见到的唐代以前的南朝实物例证仅见墓葬，其砖室墓的规模样式及施工技术已日渐成熟，青砖极少色差。砖瓦烧制技术的进步同样表明了这一时期建筑技术的进步，虽然其寺观庙宇的建筑不如唐长安的雄浑瑰丽，但其大木作梁架穿斗的技术已在桂林得到广泛地运用，这种建筑技术同样出现在官府建筑中。
公元581年，隋文帝杨坚夺取北周政权，统一北方后，率兵讨伐南朝的陈，在占领建业之后，岭南依然一片混乱。素有“岭南圣母”之称的冼氏夫人，在各郡父老的拥戴下，担当起了保境安民的重任，成为一方之主。隋军占领全州，驰书冼氏夫人，劝其归顺，冼氏识大体，俯首归顺。隋开皇十年（590）将两广地区并入扬州，设立始安等四郡。隋朝经历了短短的37年，唐高祖李渊便在长安称帝，桂林大兴城池。唐武德四年（621）桂州总管李靖以独秀峰南为中心筑桂林子城。唐代大中年间（847—859）蔡袭增筑外城。唐光启年间（885—888）陈环增筑夹城。从筑子城到筑夹城，前后经历200余年，使桂林形成了“前朝后市”的城市格局。从考古材料及七星公园动物园南侧围墙外保存的一段唐代城墙遗址来看，桂林的唐代城墙仍为板筑式。建筑于唐代城墙的实物例证还有阳朔白沙归义城、阳朔福利乐州城，其城墙均属板筑式。
唐代，桂林的寺观建筑大量涌现，最著名的有位于文昌门外的开元寺，位于西山公园的西庆林寺，位于七星公园的栖霞寺、庆林观。从局部清理出的西庆林寺遗址的出土遗物来看，瓦当、脊兽的烧制技术较之秦汉的砖瓦而言，其胎质更细腻，火候的掌握更到位，图案更精致且无曲翘。及至宋代，赵匡胤于建隆元年（960）发动陈桥驿兵变，在夺取后周政权建立大宋江山之后，平定岭南，结束了五代十国的混乱局面，设广南西路治桂州。在桂林，宋朝修城共5次，其中北宋1次，南宋4次。北宋年间，经略安抚使余靖在平定侬智高之后，于至和元年至三年（1054—1056）近两年时间内，费工10余万，将唐代桂林子城东南和东北方的外城、夹城扩宽加固，以砖石易之，周六里，辟门六，称之为新城。经南宋年间的四次修城，最终形成了山、水、城相融合的城池格局。现在保存下来的东镇门、宝积山、鹦鹉山以及古南门后半部分均为宋代遗物。从现存的这些遗物来看，方正的大料石凿刻工整，城门的料石券拱严丝合缝，较之唐代以前的板筑夯土城来说，建筑技术已经有了一个质的飞跃。这一时期同时出现了大量的砖砌城市排水道、砖圈水井、青砖步道以及有确切年款的旧县石拱桥。
而宋代寺观建筑的代表作则是千山观、灵顺庙和龙隐岩前的释迦寺。民居的代表作则是建于桂林城内的府衙民宅和别墅。据史料记载，宋嘉定七年（1214），方信孺在象鼻山西南麓建有别墅和书斋，名曰“云崖轩”，取欧阳修“琴觞开月幌，窗户对云崖”之意。从近年的考古材料得知，桂林微笑堂商厦在基础开挖时，于距地表1.5—2米的土层中发现有两条长60余米，高约20—60厘米的砖墙，两条青砖墙间隔约60米，砖墙以东的土层中有大量猪牛骨骼及宋代陶瓷器及残片，估计为一处大规模的府衙遗址。在乐群路南80米、中山中路西侧原糖果厂范围的鸿基房地产开发公司施工工地，发现了一条残存长度为11.5米、宽2米的宋代大户人家砖质步道，该步道南北走向，呈龟背形路面分成两列，每列宽80厘米，中间夹40厘米泥质甬道。路面为素面青砖作长边人字形镶嵌式铺装，整个道路结构紧密，整齐美观，体现了较高的铺装水平。有宋一代，作为西南会府的桂林城，人口众多，衙署林立，经济繁荣，商贾游宦往来频繁，使桂林城出现了前所未有的繁荣，因此，建筑的种类繁多，建筑的技术更进一步提高，也就不足为奇了。
四、明清时期
由于元朝错误地推行一条对外扩张、对内镇压的政策，最终被明王朝取代。朱元璋统一中国后，于明洪武九年（1376）改广西行中书省为广西承宣布政使司，领桂林、平乐、梧州、柳州等11府、48州、50县。桂林在宋代时称静江府，元改静江路，明称桂林府。