ความรู้เกี่ยวกับยุคก่อนประวัติศาสตร์ของกัมพูชานั้นมีอยู่น้อยมาก แหล่งโบราณคดีเก่าแก่ที่สุดของกัมพูชาที่ค้นพบในปัจจุบัน คือ ถ้ำ แลง สแปน (Laang Spean) ทางตะวันออกเฉียงเหนือของประเทศ ซึ่งเชื่อว่าผู้คนเริ่มเข้ามาตั้งถิ่นฐานกันเมื่อประมาณ 7,000 ปีก่อนคริสตกาล และแหล่งโบราณคดีสำโรง เซน (Samrong Sen) ซึ่งเชื่อว่าเริ่มมีผู้คนเข้ามาตั้งถิ่นฐานเมื่อราว 230 ถึง 500 ปีก่อนคริสตกาล
ชาวกัมพูชาเริ่มรู้จักการเลี้ยงสัตว์และเพาะปลูกข้าวได้ตั้งแต่เมื่อราว 2,000 ก่อนคริสตกาล สามารถทำเครื่องมือจากเหล็กได้ตั้งแต่ราว 600 ปีก่อนคริสตกาล ก่อนหน้าที่อิทธิพลจากวัฒนธรรมอินเดียจะแผ่นเข้ามาถึงดินแดนแถบนี้ ในราวปีที่ 100 ก่อนคริสตกาล
หลักฐานทางโบราณคดีบ่งชี้ว่าพื้นที่หลายส่วนของดินแดนประเทศกัมพูชาในปัจจุบันเริ่มมีผู้คนอาศัยอยู่ตั้งแต่เมื่อราวสหัสวรรษแรกและสหัสวรรษที่ 2 ก่อนคริสตกาล โดยจัดเป็นวัฒนธรรมยุคหินใหม่ ซึ่งผู้คนกลุ่มนี้อาจอพยพมาจากทางพื้นที่ตะวันออกเฉียงใต้ของจีน ในก่อนช่วงคริสต์ศตวรรษแรก ผู้คนในแถบได้มีวิวัฒนาการสู่การตั้งถิ่นฐานเป็นหลักแหล่ง มีการจัดโครงสร้างของสังคมอย่างเป็นระบบ ซึ่งทำให้สามารถพัฒนาทักษะวิทยาการต่าง ๆ ได้ก้าวหน้ากว่ายุคก่อน ๆ เป็นอย่างมาก กลุ่มที่มีพัฒนาการก้าวหน้าที่สุดอาศัยอยู่ในบริเวณชายฝั่ง ที่ราบลุ่มแม่น้ำโขงตอนล่าง และบริเวณสามเหลี่ยมปากแม่น้ำโขง สามารถเพาะปลูกข้าวและเลี้ยงปศุสัตว์ได้ นักประวัติศาสตร์หลายคนมีความเห็นว่า ผู้คนกลุ่มนี้ได้ตั้งหลักแหล่งอาศัยก่อนหน้าผู้คนในประเทศเพื่อนบ้าน คือ เวียดนาม ไทย และลาว
ผู้คนกลุ่มนี้อาจจัดอยู่ในกลุ่มออสโตรเอเชียติก (Austroasiatic) หรืออย่างน้อยก็มีความสัมพันธ์กับบรรพบุรุษของมนุษย์กลุ่มดังกล่าว ซึ่งเป็นกลุ่มคนที่อาศัยอยู่ทั่วไปในดินแดนเอเชียตะวันออกเฉียงใต้และเกาะแก่งต่าง ๆ ของมหาสมุทรแปซิฟิกในปัจจุบัน ผู้คนเหล่านี้มีความรู้ในงานโลหะ เช่นเหล็กและสำริด โดยเป็นเป็นทักษะที่คิดค้นขึ้นเอง งานวิจัยในปัจจุบันได้ค้นว่า ชาวกัมพูชาในยุคนี้สามารถปรับปรุงสภาพภูมิประเทศมาตั้งแต่ยุคหินใหม่ โดยปรากฏรูปแบบเป็นพื้นที่รูปวงกลมขนาดใหญ่
