Tài liệu khảo cổ học đã xác nhận Cát Bà là một trong những nơi có con người nguyên thuỷ khá sớm. Khoảng thời gian biển tiến (theo tài liệu địa chất là vào khoảng 17.000-9.000 năm cách ngày nay), hệ thống các đảo trong vịnh Bắc Bộ bị phân tách ra khỏi lục địa. Lúc này, tại vùng biển đảo Hạ Long - Cát Bà đã có một nhóm cư dân chuyên sống trong các hang động đá vôi, mà khảo cổ học gọi là cư dân văn hoá Hoà Bình (có người gọi là văn hoá Soi Nhụ - tên một di chỉ khảo cổ học được phát hiện tại vịnh Hạ Long).
Trong số 67 hang động chứa đựng dấu tích cổ sinh và khảo cổ tìm thấy ở quần đảo Cát Bà như: Áng Giữa, Tiền Đức (xã Việt Hải), hang Giếng Ngóe (thị trấn Cát Bà), cụm hang Áng Mả và Mái đá Ông Bẩy (xã Hiền Hào)… đều có cùng nội dung văn hoá vật chất như các di chỉ văn hoá Hoà Bình trong lục địa và di chỉ Soi Nhụ trên vịnh Hạ Long.
Các cư dân thuộc văn hoá Hoà Bình này sống trong môi trường lục địa, họ khai thác ốc trong môi trường nước ngọt để ăn. Tại các di chỉ thuộc văn hoá Hoà Bình trên đảo Cát Bà, hiếm thấy công cụ đá, chủ yếu bắt gặp những công cụ cuội mài lưỡi, công cụ cuội kiểu hình đĩa được chế tạo từ những mảnh cuội bổ kiểu Hoà Bình - Bắc Sơn, thêm vào đó là sự có mặt của những công cụ bằng loại chất liệu đá vôi (đá gốc) bản địa. Nhìn chung, các di chỉ thuộc văn hoá Hoà Bình trên quần đảo Cát Bà thường có tầng văn hoá không dày và chỉ có một tầng văn hoá, chứng tỏ thời gian cư chiếm không lâu.
Tuổi xác định trên mẫu ốc nước ngọt lấy từ hang Áng Mả, Mái đá Ông Bẩy bằng phương pháp C14 cho biết niên đại tồn tại của văn hoá Hoà Bình ở Cát Bà là từ 25.000 đến 15.000 năm. Riêng các công cụ cuội mài tìm thấy trong hang Eo Bùa lại thuộc về một giai đoạn muộn hơn và có thể tuổi nhóm di tích tương đương với Eo Bùa còn kéo dài đến khoảng trên dưới 10.000 năm, thậm chí chỉ trước tuổi của di chỉ Cái Bèo không xa. Các nhà khảo cổ học cho rằng, có một bộ phận cư dân thuộc văn hoá Hoà Bình đã tiến dần ra biển, họ vẫn ở hang động núi đá vôi và tạo nên những trầm tích văn hoá đầy vỏ ốc với loại hình công cụ lao động đặc trưng là những rìu ngắn kiểu Hoà Bình, nạo hình đĩa…
Điều này đã chứng tỏ lớp cư dân cư trú trên quần đảo Cát Bà nói riêng và vùng ven biển Đông Bắc nói chung thuộc giai đoạn muộn của văn hoá Hoà Bình chính là tổ tiên của cư dân thuộc nền văn hoá Hạ Long, Cái Bèo sau đó. Trong các di chỉ văn hoá Hoà Bình trên quần đảo Cát Bà có những dấu vết chắc chắn của việc sử dụng lửa: những bếp than tro, những đoạn xương thú có vết thui, những hòn đá ám khói đen. Những đống vỏ ốc nước ngọt bị chọc thủng, xương thú bị chặt, bị đập cho phép khẳng định rằng người cổ ở đây có hái lượm và đi săn.
Khi đường bờ biển được hình thành về cơ bản giống như ngày nay (quãng biển tiến holocene trung, cách ngày nay khoảng 7.000-5.000 năm), con người cư ngụ ở vùng biển Đông Bắc đã có những thay đổi căn bản về phương thức cư trú, họ từ trong hang động bước ra ngoài bãi biển. Sự thay đổi mang ý nghĩa như một cuộc cách mạng kinh tế trong thời tiền sử ở Cát Bà được phản ánh khá rõ nét trong các di chỉ khảo cổ học Cái Bèo (thị trấn Cát Bà), Ao Cối (xã Phù Long), mái đá Vạ Bạc (xã Xuân Đám)… Kết quả nghiên cứu, khai quật di chỉ khảo cổ học Cái Bèo (thị trấn Cát Bà) cung cấp: Đây là một làng chài cổ có diện tích thuộc loại lớn nhất so với các làng đánh cá khác trên đảo như Ao Cối, Vá Bạc… Chủ nhân di chỉ Cái Bèo đã thành thạo nghề đánh cá biển ở các cửa sông hay vụng biển quanh vùng.
Người Cái Bèo đã đánh bắt được những loài cá lớn như cá sạo, cá úc, cá hồng ngự…, đều là những loài cá sống trong môi trường nước mặn, biển nông và các loài cá nhám, cá đao… chuyên sống ở biển sâu. Đặc biệt, qua nghiên cứu các đốt sống xương cá trong các tầng văn hoá di chỉ Cái Bèo, Ao Cối, Xé Bạc… cho biết người cổ Cát Bà đã đánh bắt được nhiều loài cá lớn, có con nặng tới vài tạ.
Điều đó chứng tỏ, họ đã đạt trình độ đi biển cực kỳ thành thục và có phương pháp đánh bắt cá ở trình độ cao. Tuổi của làng cổ Cái Bèo được xác định bằng phương pháp C14 là vào khoảng 6475+-205 năm và 5645+-115 năm cách ngày nay. Theo tính toán của các nhà địa chất học, ở thời điểm này, biển còn ở xa bờ hơn hiện tại khoảng 150km.
Di chỉ Cái Bèo và di chỉ Ao Cối đều có địa tầng khá dày (hơn 2m) với đặc điểm: chủ nhân của các di chỉ này chủ yếu sinh sống ở ngoài trời, đã biết đi biển đánh cá và khai thác thức ăn rừng, chặt cây làm nhà, làm thuyền, biết chế tạo đồ gốm. Công cụ lao động chủ yếu là rìu kiểu Xumatra (những viên cuội hình tròn hay bầu dục, to vừa tầm tay cầm, được ghè đẽo qua loa ở hai mặt hoặc chỉ ở một mặt. Loại rìu này lần đầu tiên được tìm thấy ở ven đảo Xumatra-Inđônêxia), rìu ngắn, rìu dài, nạo, chày và bàn nghiền, bàn mài bằng đá, lao đá, đồ gốm thô có vết nan tre và hoa văn vặn thừng, chì lưới bằng đá…
Phần lớn các nhà nghiên cứu đều nhận định rằng nguồn sống chính của người cổ Cái Bèo vẫn là hái lượm và đánh cá. Căn cứ vào số lượng chày và bàn nghiền, có thể đoán rằng ngũ cốc cũng đã là một loại lương thực quan trọng, nhưng chưa tìm thấy bằng chứng đích xác của kinh tế nông nghiệp, còn dấu vết của ngành đánh cá thì khá nổi bật ở di chỉ Cái Bèo, Ao Cối, mái đá Xé Bạc. Tuổi C14 của di chỉ Bãi Bến khoảng 3.400-3.900 cách ngày nay.
Con người Bãi Bến đã biết sử dụng kỹ thuật cưa, khoan, tiện đá và tu ép chỉnh, cho nên chế tạo được công cụ đá đẹp và tốt hơn trước rất nhiều. Tất cả các chế phẩm tìm thấy ở Bãi Bến đều nhẵn nhụi, có hình thù chính xác và rất đẹp. Mô hình kinh tế biển ở các di chỉ thuộc văn hoá Hạ Long trên quần đảo Cát Bà không rõ ràng như giai đoạn trước: trong tầng văn hoá thường ít gặp xương cá, vỏ sò, điệp.
Có lẽ, lúc này đánh cá không còn là ngành kinh tế quan trọng lắm nữa, bên cạnh săn bắn, hái lượm vẫn được duy trì, nhưng trồng trọt và chăn nuôi đã trở thành nguồn sống chủ yếu của người Bãi Bến. Tại các di chỉ văn hoá Hạ Long ở Cát Bà đã tìm thấy dấu vết của nghề dệt, kỹ thuật luyện kim, công cụ đá được lắp vào cán gỗ vững vàng và tiện lợi hơn, kỹ nghệ đồ gốm có bước tiến vượt bậc (nặn bằng bàn xoay và nung trong lò). Qua các di chỉ thuộc văn hoá Hạ Long đã phát hiện cho thấy, con người thời kỳ này trên đảo Cát Bà đã tụ tập thành làng xóm khá trù mật, biết làm nhà cửa khá chu đáo, có bếp, nồi niêu, bát đĩa và các đồ dùng khá đầy đủ, đồ trang sức cũng hết sức phong phú.
Như vậy trên quần đảo Cát Bà, người nguyên thủy xuất hiện khá sớm, cách đây 1,5-2,5 vạn năm. Đối với người nguyên thuỷ, Cát Bà là một thiên đường giữa trần thế, ngoài rau củ, các loại thức ăn tôm cá, chim thú là nhu cầu không thể thiếu. Nơi ở của họ, những mái đá, những hang động Trung Trang, Giếng Ngéo, Quân Y, Tiền Đức, Đá Hoa, Phù Long, Hang Rí, Áng Mả… là những ngôi nhà tuyệt vời do tạo hoá xây dựng, thoáng mát về mùa hè, ấm áp về mùa đông và an toàn trước sự tấn công của mọi kẻ thù, bao quanh các hang động là rừng rú cây cối um tùm, chim thú đầy đàn…
