Sehr wertvolle vorgeschichtliche Funde zeugen davon, dass die Menschen bereits zu Urzeiten das Gebiet des heutigen Nationalparks durchwanderten.
Die ersten Zeugnisse stammen aus der Altsteinzeit: vor zirka 40.000 Jahren erreichten die Neandertaler auf ihrer Jagd nach großen Säugetieren den Monte Avena.
Ungefähr 10.000 Jahre später – im Jungpaläolithikum – tauchte der Homo Sapiens Sapiens in der Region auf. Er beschäftigte sich hier mit der Gewinnung von Stein und der Steinbearbeitung.
Funde aus jüngeren Zeiten fand man im Val Cismon, wo einige Wohnhöhlen und ein 12.000 Jahre altes Grabmal entdeckt wurden.
Vor etwa 6.000 Jahren (Neolithikum) begannen die Menschen mit der Landwirtschaft und Viehzucht, das heißt, sie wurden mehr und mehr sesshaft und errichteten die ersten Siedlungen.
Zeugnisse aus dieser Zeit findet man in der Nähe der Ortschaft Vignui, in Pedavena und in Ponte nelle Alpi. Und die archäologischen Entdeckungen im Val Cordevole, Val Falcina und auf dem Monte Talvena beweisen, dass die Menschen auch in der Bronzezeit die Gegend besiedelt haben.
In der Eisenzeit gab es mehrere Völker und Kulturen. In Belluno, Cadore und Alpago hinterließen die Kelten ihre Spuren, und in Mel und Cavarzano fand man sehr interessante Zeugnisse, die auf die Präsenz von Völkern aus Kleinasien (Paläoveneter) schließen lassen.
Im Raum Feltre dominierten die Räter. Beweis dafür sind die zahlreichen Objekte, die im Zentrum der Stadt Feltre (die bereits in vorrömischer Zeit befestigt war) gefunden wurden.