Arkeologët kanë gjetur se rajoni Sarajeva ka qenë i banuar vazhdimisht nga njerëzit që nga mosha neolitike. Shembulli më i mirë i një zgjidhjeje neolitike në zonën e Sarajevës është Kultura e Butmirit. Zbulimet në Butmir janë bërë në bazë të Ilixhave moderne, ditore në Sarajevë në vitin 1893 nga rrethinat nga utoritetet austro-hungareze gjatë ndërtimit të një shkolle bujqësore. Pasuria e zonës në strall ishte pa dyshim tërheqëse për njeriun e Neolitit, dhe zgjidhja duket të ketë lulëzuar. Përpunimi i përparuar i qeramikës unike, të cilat e karakterizojnë kulturën e Butmirit si një kulturë unike. Kjo ishte kryesisht përgjegjëse për Kongresin Ndërkombëtar të arkeologëve dhe antropologëve në Sarajevë në vitin 1894.

Kultura e radhës në Sarajevë ishin Ilirët. Njerëz të lashtë, të cilët konsiderohet se banonin në pjesën më të madhe të Ballkanit Perëndimor, dhe që konsiderohet si atdheu i tyre. Në këtë periudhë kishte disa vendbanime kyçe në rajon, kryesisht përreth lumit Milacka dhe në luginën e Sarajevës. Ilirët në rajonin e Sarajevës i përkisnin fisit Daesitiat, dhe që konsiderohen ndër fiset e fundit ilire në Bosnje dhe Hercegovinë që i rezistuan pushtimit romak. Disfata e tyre ndaj perandorit romak Tiberi, në vitin 9 AD shënon fillimin e sundimit romak në rajon. Romakët nuk ndërtuan dhe modernizuan shumë rajonin e Bosnjës, por kolonia romake e Aquae Sulphurae ishte vendosur pranë vendbanimit të sotëm Ilixha. Pas romakëve, gotët u vendosën në këto rajone, e pas tyre sllavët në shekullin e 7.