Phát hiện một sọ người cổ đại trong hang Tam Pa Ling thuộc Dãy Trường Sơn tại miền bắc Lào; hộp sọ có niên đại ít nhất là 46.000 năm, là hoá thạch người hiện đại có niên đại xa nhất được phát hiện tại Đông Nam Á. Các đồ tạo tác bằng đá, trong đó có đồ theo kiểu văn hoá Hoà Bình, được phát hiện trong các di chỉ có niên đại từ thế Canh Tân muộn tại miền bắc Lào. Bằng chứng khảo cổ học cho thấy xã hội nông nghiệp phát triển trong thiên niên kỷ 4 TCN. Các bình và các loại đồ khác được chôn cho thấy một xã hội phức tạp, có các đồ vật bằng đồng xuất hiện khoảng năm 1500 TCN, và các công cụ đồ sắt được biết đến từ năm 700 TCN. Thời kỳ lịch sử nguyên thuỷ có đặc điểm là tiếp xúc với các nền văn minh Trung Hoa và Ấn Độ. Theo bằng chứng ngôn ngữ học và lịch sử khác, các bộ lạc nói tiếng Thái di cư về phía tây nam đến các lãnh thổ Lào và Thái Lan ngày nay từ Quảng Tây khoảng giữa thế kỷ VIII và X.