Schon früh gab es menschliche Besiedlung in der Dölauer Heide. In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts erlangte man Kenntnis von urgeschichtlichen Siedlungen. Durch mehrfache Ausgrabungen und archäo­lo­gi­sche Funde konnten unterschiedliche Siedlungsepochen belegt werden. Bereits zwischen 3500 und 3000 vor Chr. lebten Angehörige der Baalberger Kultur, die zur frühen Trichterbecherkultur der Jungsteinzeit gerechnet wird, in der Heide. Im Umfeld der Bischofswiese konnte eine befestigte Siedlung nachgewiesen werden, die etwa zwischen 3500 und 2800 vor Chr. existierte. Auch am Nordrand des Waldgebietes wurden Siedlungsplätze der Baalberger und Salzmünder Kultur gefunden. Die mittelneolithischen Heidebewohner waren Ackerbauern und Viehhalter, die urtümliche Weizenarten, wie Emmer und Einkorn sowie Gerste anbauten. Als Nutztiere hielten sie Rinder, Schweine, Schafe und Ziegen sowie als Haustiere Hunde.

Um 2500 vor Chr. existierte eine von einer Palisade umgegebene Siedlung der Bernburger Kultur auf dem Langen Berg. In dieselbe Zeit gehört der älteste Nachweis für die Salzgewinnung im zentralen Mitteleuropa. Das bedeutet also, dass die Salzgewinnung im Gebiet um Halle schon für die Zeit um 2500 vor Chr. nach­gewiesen wurde.

Zahlreiche Grabfunde zeugen von der wechselvollen Siedlungsgeschichte. Sie werden z. B. detailliert in der „Geschichte der hallischen Heide: vier Jahrtausende" von Schultze-Galléra (s. u. Quellen) beschrieben. Viele Funde gehen auf die Steinzeit zurück. Die größte Bedeutung nehmen Gräber der spätjungsteinzeitlichen Schnurkeramiker ein, die aus der Zeit von 2200 – 2000 vor Chr. stammen. Es handelte sich um eine die Sonne verehrende, kunstreiche Kultur, deren Mitglieder zwar in Erdgruben, Schild- und Holzhütten lebten, ihre Toten jedoch in Steinkistengräbern bestatteten. In die jüngere Steinzeit ist auch die bekannte „Steinerne Jungfrau" bei Dölau einzuordnen, ein mehrere Meter hoher Steinmonolith, um den sich viele Sagen ranken. Vermutlich handelt es sich um ein Götterbild oder einen astronomischen Sonnenzeiger. 1930 wurden in der Nähe der Gaststätte „Waldkater" Scherben aus der Glockenbecherkultur (um 2000 vor Chr.) gefunden.

Um 1000 vor Chr. siedelten sich jungbronzezeitliche Bevölkerungsgruppen auf der Bischofswiese und dem Langen Berg an, die sich ebenfalls intensiv mit der Salzgewinnung befassten, was durch Funde ent­spre­chen­der Gerätschaften belegt ist, während über das sonstige Wirken dieser Siedler wenig bekannt ist.

Um die Zeit der Geburt Christi und in den ersten Jahrhunderten nach der Zeitenwende finden sich keine Spuren von Besiedelung in der Heide. Die Heide bestand als „wilder Urwald", der auch noch in Quellen aus dem 9. und 10. Jahrhundert in dieser Weise beschrieben wird. Das damalige Waldgebiet umfasste u. a. die heutigen Gebiete von Wörmlitz, Böllberg, Halle, Kröllwitz, Trotha, Lettin, Schiepzig und Salzmünde.