臺灣島嶼在更新世（約12,700年以前）以前，都是東亞大陸的一部分，直到冰期結束，海水面上升後才逐漸成為島嶼，接近現今臺灣島的樣貌。其中，臺中盆地的形成，與新生代晚期的蓬萊造山運動有關，由於菲律賓板塊向歐亞大陸擠壓，臺灣中段的雪山山脈隆起，造成凹陷的前陸盆地，雙冬斷層的急遽活動，在臺中的地理位置形成了車籠埔斷層，西緣為臺中盆地，之後盆地西側產生了彰化斷層。

臺灣進入島嶼時期，距今約4,000年前，臺灣西海岸稱為大湖海進期，當時大肚及八卦山臺地的西側及南邊是古「臺中湖」的岸邊，表示當時此區可能為一個大海灣，根據考古遺址出土，發現當時在此生活的人們以游耕為主，漁獵為輔的生活方式來適應海岸及盆地邊緣環境。

而到距今3,000年至1,500年前，中部地區轉為大湖海退期及國姓埔海進期，簡單的來說，就是指古臺中湖開始進入乾涸，當時居住於此的人，開始形成以種稻為主的農耕生活，漁撈的重要性下降，聚落漸漸從海岸邊往內陸甚至高山擴展。

另外，根據考古遺址出土的遺骸發現，史前時期於臺中盆地有野兔、狗獾、野豬、梅花鹿、食蟹獴及溪流中的鯰魚科等物種出現，其中，狗獾目前在臺灣已無蹤影。植物方面，臺中地區的遺跡則有圓果青剛櫟、苦楝、梅子、油葉石櫟和稉稻等等植物的遺跡留存，供我們認識史前時期的中部環境。