Si bien la historia de Puerto Real empezaría con la fundación por los Reyes Católicos existen vestigios arqueológicos precedentes. El más antiguo, el de El Retamar, data del Neolítico. 

Abundan en el término municipal los yacimientos de la época romana, cuando la zona era un importante centro de producción alfarera. Se han encontrado hornos en varias zonas de la ciudad (El Gallinero, Puente Melchor, Olivar de los Valencianos, etc.) e incluso restos de una villa romana con un mosaico de Baco de enormes dimensiones en el mencionado enclave de Puente Melchor. 

Las ánforas producidas en el actual territorio de Puerto Real servían para transportar vino y salazones a otros lugares del Imperio romano; en Roma, en el Monte Testaccio, se han hallado restos de ánforas producidas en Puerto Real. 

Algunos autores sitúan en el actual término de Puerto Real el enclave romano de Portus Gaditanus, cuya localización exacta sigue siendo objeto de debate aún hoy.