Prahistoria Armenio rilatas al la historio de la regiono kiu eventuale estus konata kiel Armenio, kovrante la periodon de la plej frua konata homa ĉeesto en la Armena Altebenaĵo de la Frua Paleolitiko antaŭ pli ol 1 miliono da jaroj ĝis la Ferepoko kaj la apero de Urarto en la 9-a jarcento antaŭ Kristo, kies fino en la 6-a jarcento antaŭ Kristo markas la komencon de Antikva Armenio.
La Armena Altebenaĵo estis loĝita de homaj grupoj de la Frua Paleolitiko ĝis modernaj tagoj. La unuaj homaj spuroj estas subtenataj de la ĉeesto iloj de la Aŝela kulturo, ĝenerale proksimaj al la obsidianaj iloj antaŭ pli ol 1 miliono da jaroj. Mezaj kaj superaj paleolitikaj setlejoj ankaŭ estis identigitaj kiel tiuj de la kaverno Hovk 1 kaj la mezolitika trialeta kulturo[1].
La kulturo Ŝulaveri-Ŝomu de la centra Transkaŭkaza regiono estas unu el la plej fruaj prahistoriaj kulturoj en la areo, karbono-datita al ĉirkaŭ 6000-4000 a.K. La kulturon Ŝulaveri-Ŝomu en la regiono sukcedis la kulturo Kura-Aras de la Bronzepoko, datita ĝis la periodo de ĉ. 3400 - 2000 a.K[2].
La plej freŝa kaj grava elfosado estas el la ŝtonepoko Nor Geghi 1 en la valo de la rivero Hrazdan. Miloj de artefaktoj de pli ol 325,000 jaroj montras, ke homa teknologia novigo intermite okazis tra la Malnova Mondo, anstataŭ disvastiĝi de ununura devenpunkto (kutime hipotezita esti Afriko), kiel antaŭe oni pensis[3].
La lokoj Aknaŝen kaj Arataŝen en la Ararat-ebenaĵo verŝajne apartenas al la neolitika periodo. La arkeologia ejo Mecamor, situanta en la sudokcidento de armena vilaĝo Taronik en la provinco Armaviro, ankaŭ montras pruvojn de setlejo komenciĝanta de la neolitika epoko[4].
Frua bronzepoka kulturo en la areo estas la kulturo Kura-Aras, atribuita al la periodo inter ĉ. 4000 kaj 2200 a.K. La plej fruaj pruvoj pri ĉi tiu kulturo troviĝas sur la Ararat-ebenaĵo; de tie ĝi disvastiĝis al Kartvelio antaŭ 3000 a.K. (sed neniam atingis Kolĥidon), irante okcidenten kaj sudoriente en areo sub la baseno de Urmijo kaj Van.
De 2200 a.K. ĝis 1600 a.K., la kulturo Trialeti-Vanadzor floris en Armenio, suda Kartvelio kaj nordorienta Turkio. Oni konjektis, ke temas pri hindeŭropa kulturo. Aliaj eventuale parencaj kulturoj estis disvastigitaj tra la Armena Altebenaĵo dum ĉi tiu tempo, nome en la regionoj Aragaco kaj Lago Sevan.
Fakuloj de la 20-a jarcento sugestis, ke la nomo "Armenio" eble estis registrita unuafoje sur surskribo, kiu mencias Armanî (aŭ Armânum) kune kun Ibla, el teritorioj konkeritaj de Naram-Sin (2300 a.K.) identigitaj kun akada kolonio en la nuna regiono Dijarbekiro[5]; tamen la precizaj lokoj kaj de Armani kaj Ibla estas neklaraj. Kelkaj modernaj esploristoj metis Armani (Armi) en la ĝeneralan areon de moderna Samsat, kaj sugestis, ke ĝi estis loĝata, almenaŭ parte, de frua hindoeŭrop-parolanta popolo. Hodiaŭ, la modernaj asirianoj (kiuj tradicie parolas novaramean[6], tamen ne akadan) nomas la armenojn per la nomo Armani.
Tutmoso la 3-a de Egiptio, en la 33-a jaro da sia regado (1446 a.K.), menciis kiel homoj de "Ermenen", asertante ke en ilia tero "ĉielo ripozas sur siaj kvar kolonoj". Armenio estas eventuale ligita al Manna, kiu povas esti identa al la regiono de Minni menciita en la Biblio. Tamen, al kio ĉiuj ĉi mencioj rilatas, ne povas esti determinita kun certeco, kaj la plej frua certa mencio de la nomo "Armenio" devenas de la Behistun-Surskribo (ĉ. 500 a.K.)[8].
La plej frua formo de la vorto "Hajastan", endonimo de Armenio, eble povus esti Hajasa-Aci, reĝlando en la Armena Altebenaĵo, kiu estis registrita en hititaj registroj de 1500-1200 a.K[9].
Inter 1200 kaj 800 a.K., granda parto de Armenio estis unuiĝinta sub konfederacio de triboj, kiujn asiriaj fontoj nomis Nairi ("Tero de Riveroj" en asiria lingvo)[10].
La ĉefa celo de fruaj asiriaj trudeniroj en Armenion estis akiri metalojn. La fera laborepoko sekvis tiun de bronzo ĉie, malfermante novan epokon de homa progreso. Ĝia influo rimarkeblas en Armenio, kaj la transira periodo estas tre markita. Tomboj, kies metalaj enhavoj estas ĉiuj el bronzo, estas de pli malnova epoko. En la plej multaj esploritaj tombejoj troviĝis mebloj kaj bronzaj kaj feraj, kio indikis la laŭpaŝan progreson en la Ferepoko[11][12][13].