Τα απομεινάρια νεολιθικών οικισμών στην Ίμβρο μαρτυρούν ότι το νησί κατοικείται από τα βάθη των αιώνων. Μέχρι και τα τέλη του 6ου αιώνα π. Χ. κατοικούνταν από Προέλληνες. Το όνομά της το πήρε από τον Καρικό θεό της γονιμότητας Ίμβραμο ή Ίμβρασο. Ο Όμηρος μας πληροφορεί ότι σε αυτή τη νευραλγικής σημασίας γωνιά του Αιγαίου, ανάμεσα στην Τένεδο και την Ίμβρο, είχε τους σταύλους των αλόγων του ο Ποσειδώνας, ο θεός της θάλασσας. Αλλά και η θεά Θέτιδα, μητέρα του ηρωικού Αχιλλέα, είχε τα παλάτια της στο βυθό ανάμεσα στην Ίμβρο και τη Σαμοθράκη.
Στο άρμα της αρχαίας Αθήνας
Γύρω στο 480 π.Χ. και ενώ οι ελληνικές πόλεις αντιμετωπίζουν την απειλή των Περσών, η Αθήνα αποικίζει την Ίμβρο με φτωχούς και ακτήμονες Αθηναίους κληρούχους. «Δήμος Αθηναίων ο εν Ίμβρω», ονομάστηκε ο νέος οικισμός. Τα νομίσματά του είχαν στη μία τους όψη τη θεά Αθηνά και στην άλλη το σύμβολό της, την κουκουβάγια και σπανιότερα τον τοπικό θεό Ίμβραμο. Οι άποικοι διατηρούσαν τη διπλή ιδιότητα του Ιμβρίου και Αθηναίου πολίτη. Η γλώσσα που μιλούσαν, η θρησκεία, το πολίτευμά τους, καθώς και το ημερολόγιο που χρησιμοποιούσαν, ήταν πιστή αντιγραφή των Αθηναϊκών. Οικοδόμησαν την πόλη τους στο λόφο όπου σήμερα βρίσκεται το χωριό Κάστρο και κοντά στην εκβολή του Μεγάλου Ποταμού, στον οποίο έδωσαν το όνομα Ιλισός, από τον ομώνυμο ποταμό της Αττικής.