A ocupação humana das terras onde viria se estabelecer o município de Cabo Frio teve início há mais ou menos seis mil anos, quando um pequeno bando nômade de famílias chegou em canoas pelo mar e acampou no Morro dos Índios até então pequena ilha rochosa na atual barra da Lagoa de Araruama e ponto litorâneo extremo da margem de restinga do Canal do Itajuru.
Conforme as evidências arqueológicas encontradas nesse "sambaquí", que mais tarde seria abandonado pelo esgotamento de recursos para sobrevivência, o grupo nômade dispunha de tecnologia rudimentar e baseava-se numa economia de coleta, pesca e caça, onde os moluscos representavam quase todo o resultado do esforço para fins de alimentação e adorno. Há mais de 1.500 anos, os guerreiros indígenas tupinambás começaram a conquista do litoral da região.
Os restos arqueológicos das aldeias Tupinambás estudados na região de Cabo Frio (Três Vendas em Araruama e Base Aero Naval em São Pedro da Aldeia) e também nos acampamentos de pesca (Praia Grande no Arraial do Cabo) evidenciam uma adaptação ecológica mais eficaz que a dos bandos nômades pioneiros. O profundo conhecimento biológico da paisagem regional, em particular a Lagoa de Araruama e dos mares costeiros riquíssimos em recursos naturais, fez com que o pescado se tornasse a base alimentar dos tupinambás, reforçada pela captura de crustáceos, gastrópodes e moluscos.
A vegetação de restingas e mangues da orla marítima ofereciam excepcionais possibilidades de coleta de recursos silvestres, o que levou ainda a horticultura de várias espécies botânicas, destacando-se a forte presença da mandioca no cardápio e ao domínio das técnicas de cerâmica. A caça, atividade masculina exclusiva, era muito importante como complemento de proteínas na dieta alimentar dos grupos locais.
Os índios tupinambás batizaram a região de Cabo Frio como Gecay, único tempero da cozinha, feito com sal grosso cristalizado. Nos terrenos onde viria se estabelecer a Município de Cabo Frio, foram encontrados quatro possíveis sítios tupinambás. Os dois primeiros, o Morro dos Índios e a Duna Boavista, apresentavam indícios de serem acampamentos de pesca e coleta de moluscos, enquanto o terceiro, a Fonte do Itajuru, próxima do morro de mesmo nome, era a única forma segura de abastecimento de água potável e corrente disponível na restinga.
Na referida elevação junto a fonte, o atual Morro da Guia, acha-se o sítio mais importante da região e um dos mais relevantes do Brasil pré-histórico: o santuário da mitologia tupinambá, formado pelo complexo de pedras sagradas do Itajuru ("bocas de pedra" em tupi-guarani). Sobre estes blocos de granito preto e granulação finíssima, com sulcos e pequenas depressões circulares, os índios contavam histórias do seus heróis feiticeiros que ensinavam as artes de viver e amar a vida. Quando estes heróis civilizadores morriam, transformavam-se em estrelas, até que o sol decidisse enviá-los ao itajuru, sob forma de pedras sagradas, para serem veneradas pela humanidade. Caso fossem quebradas ou roubadas, todos os índios desapareciam da face da terra.
Em 1503, a terceira expedição naval portuguesa para reconhecimento do litoral brasileiro, sofreu um naufrágio em Fernando de Noronha e a frota remanescente se dispersou. Dois navios, sob o comando de Américo Vespúcio, seguiram viagem até a Bahia e depois até Cabo Frio. Junto ao porto da barra de Araruama, os expedicionários construíram e guarneceram com 24 "cristãos" uma fortaleza feitoria para explorar o pau-brasil, abundante na margem continental da lagoa.
Em 1512, este estabelecimento comercial-militar pioneiro, que efetivou a posse portuguesa da "nova terra descoberta" e deu início a conquista no continente americano, e que foi destruído pelos índios tupinambás em função das "muitas desordens e desavenças que entre eles houve" em 1526. Os franceses traficavam pau-brasil e outras mercadorias com os índios, na costa brasileira, desde 1504. Durante as três primeiras décadas do século XVI, praticamente restringiram sua atuação ao litoral da região nordeste.
A partir de 1540, por causa do rigoroso policiamento naval português nestes mares, os franceses exploraram o litoral e levantaram os recursos naturais de Cabo Frio. Em 1556, construíram uma fortaleza-feitoria para exploração de pau-brasil, na mesma ilhota utilizada anteriormente pelos portugueses, junto ao porto da barra de Araruama. A "Maison de Pierre" cabofriense ampliou e consolidou o domínio francês no litoral sudeste, iniciado com o Forte Coligny no Rio de Janeiro, um ano antes.