Entlang des Rheins und an anderen größeren Flüssen siedelten schon in vorgeschichtlicher Zeit Menschen. Dies belegen eine Fülle archäologischer Funde aus der Stein-, Bronze- und Eisenzeit.
Die Region an Rhein und Mosel lag an wichtigen Handelswegen und Heerstraßen und wurde über 2.000 Jahre in unzähligen Kriegen hart umkämpft. Zunächst von den Kelten besiedelt, gehörten große Teile des heutigen Rheinland-Pfalz über 400 Jahre zum römischen Imperium. An den Endpunkten errichteten die Römer wichtige Straßen aus Gallien und Italien entlang der Rheingrenze zum rechtsrheinischen Germanien und entwickelten dort größere Siedlungen und Städte. Das Hinterland erschlossen sie durch ein Straßen- und Wegesystem. Mainz (Mogontiacum) wurde im 1. Jahrhundert n. Chr. ziviles Verwaltungszentrum der neu gebildeten römischen Provinz Obergermanien (Germania Superior). Trier wurde Ende des 3. Jahrhunderts zur Residenz römischer Kaiser. Zahlreiche Bauwerke wie die von der UNESCO zum Weltkulturerbe erklärte Konstantinsbasilika (Palastaula) und die Kaiserthermen sind dort heute noch zu sehen.
Die Grenzanlagen des „Limes“ kontrollierten und schützten den Zugang zum Rheintal im Nordosten des heutigen Rheinland-Pfalz. Sie waren Bestandteil der großen römischen Verteidigungslinie vom Rhein über den Main bis zur Donau. Die Überreste sind von der UNESCO zum Weltkulturerbe erklärt worden.
Vom 4. auf das 5. Jahrhundert fielen größere germanische Stammesverbände über den Rhein in römisches Territorium ein und eroberten 406/407 Mainz und Worms. Um 420 errichteten die Burgunder links und rechts des Rheins ein eigenes Herrschaftsgebiet mit Worms als Zentrum. Das Nibelungenlied behandelt die Geschehnisse und greift auch die vernichtende Niederlage der Burgunder 436 durch die Hunnen auf.
In der Mitte des 5. Jahrhunderts zogen sich die römischen Heere endgültig aus Obergermanien zurück und die Rheinfranken übernahmen die Macht. Von der Bedeutung dieser Region sowohl für die fränkischen als auch für die salischen und staufischen Herrscher zeugen beispielsweise der Kaiserdom zu Speyer, die stattlichen Pfalzanlagen und Königshöfe in Kaiserslautern, Oppenheim, Worms, Ingelheim, Bingen, Kreuznach, Oberwesel, Boppard, Koblenz, Andernach, Remagen und Sinzig.
Als die Macht des Königtums zu schwinden begann, etablierten sich die bedeutenden Kurfürstentümer der mächtigen Landesfürsten von Mainz, Trier und der Kurpfalz. Sowohl der Mainzer Erzbischof als auch die Bischöfe von Speyer und Worms gewannen zunehmend an politischem Einfluss. Dies zeigen die mächtigen romanischen Dome von Speyer, Worms und Mainz sowie die zahlreichen Burgen und Klöster der Region.
1254 schlossen sich Mainz, Worms, Oppenheim und Bingen zu einem Städtebund zusammen, zu dem bald viele weitere Städte beitraten.
1495 kam es auf dem Wormser Reichstag zwischen dem Kaiser und den Reichsständen zu Vereinbarungen über eine grundlegende Reichsreform, die das Reich als einheitlichen Friedens- und Rechtsraum formten.
Von der Region gingen wichtige Impulse für das geistige Leben aus, so beispielsweise von Bonifatius, dem „Apostel der Deutschen“ und Bischof von Mainz, von Rhabanus Maurus, Hildegard von Bingen und Nikolaus von Kues. Renaissance und Humanismus prägten im Spätmittelalter das geistige Leben in der Region, die ersten Universitätsgründungen erfolgten 1473 in Trier und 1477 in Mainz. Die Erfindung der Buchdruckerkunst durch Johannes Gutenberg 1455 in Mainz trug dazu bei, dass sich Ideen wie die Reformation schneller verbreiten konnten. Entscheidende Etappen der Reformation in Deutschland waren die Reichstage von Worms 1521, auf denen sich Luther weigerte, seine Lehren zu widerrufen und Speyer 1526 und 1529. Da die pfälzischen Kurfürsten zum Luthertum übertraten, sind heute weite Teile im Süden des Landes Rheinland-Pfalz protestantisch geprägt.
In den Städten Speyer, Worms und Mainz standen bedeutende jüdische Gemeinden unter dem Schutz der geistlichen Landesherren. Immer wieder kam es zu Pogromen, doch die Gemeinden bildeten sich stets neu und trugen über Jahrhunderte zur kulturellen Entwicklung und Vielfalt bei. Im 20. Jahrhundert beendete die Vernichtungspolitik der Nationalsozialisten dieses Zusammenleben.
