จังหวัดชลบุรี เป็นดินแดนที่ปรากฏขึ้นมาในหน้าประวัติศาสตร์ตั้งแต่สมัยทวารวดี ขอม และสุโขทัย แต่เดิมเป็นเพียงเมืองเกษตรกรรม และชุมชนประมงเล็กๆ หลายเมือง กระจัดกระจายกันอยู่ห่างๆ โดยในทำเนียบศักดินาหัวเมืองสมัยอยุธยากำหนดให้ชลบุรีเป็นเมืองชั้นจัตวา ส่วนแผนที่ไตรภูมิก็มีชื่อตำบลสำคัญของชลบุรีปรากฏอยู่ เรียงจากเหนือลงใต้ คือ เมืองบางทราย เมืองบางปลาสร้อย เมืองบางพระเรือ (ปัจจุบันคือบางพระ) และเมืองบางละมุง แม้ว่าจะเป็นเพียงเมืองเล็กๆ แต่ก็อุดมไปด้วยทรัพยากรทั้งบนบก และในทะเล มีการทำไร่ ทำนา ทำสวน และออกทะเลมาแต่เดิม นอกจากนี้ยังมีการติดต่อกับชาวจีนที่ล่องเรือสำเภาเข้ามาค้าขายกับกรุงสยามด้วย

ดินแดนที่เรียกว่าจังหวัดชลบุรี มีผู้คนอาศัยอยู่มาตั้งแต่สมัยก่อนประวัติศาสตร์แล้ว คือสามารถย้อนไปได้จนถึงยุคหินขัด เช่น บริเวณที่ลุ่มริมฝั่งแม่น้ำพานทอง เคยมีมนุษย์ยุคหินใหม่อาศัยอยู่ โดยชนกลุ่มนี้นิยมใช้ขวานหินขัดเพื่อการเก็บหาล่าไล่ รวมถึงใช้ลูกปัด และกำไล ภาชนะเครื่องปั้นดินเผาซึ่งมีลายที่เกิดจากการใช้เชือกทาบลงไปขณะดินยังไม่แห้ง นอกจากนี้ยังพบเศษอาหารทะเลพวกหอย ปู และปลาอีกด้วย เมื่อปี พ.ศ. 2522 ได้มีการขุดสำรวจที่ตำบลพนมดี อำเภอพนัสนิคม พบร่องรอยของชุมชนโบราณก่อนประวัติศาสตร์โคกพนมดี ทำให้สันนิษฐานได้ว่า ภายในเนื้อที่ 4,363 ตารางกิโลเมตรของชลบุรี อดีตเคยเป็นที่ตั้งเมืองโบราณที่มีความรุ่งเรืองถึง 3 เมือง ได้แก่ เมืองพระรถ เมืองศรีพโล และ เมืองพญาเร่ โดยอาณาเขตของ 3 เมืองนี้รวมกันเป็นจังหวัดชลบุรีในปัจจุบัน