Le prime testimonianze della presenza umana nel territorio di Terralba risalgono all'IV millennio a.C. in altre parole ad un preciso periodo della preistoria che viene chiamato Neolitico Antico, compreso in quel arco cronologico che va dal 6000 al 4000 a.C. In zona “Santa Chiara” e “Pauli Annuas”, sono state effettuate delle ricerche che hanno portato alla luce tracce sicure risalenti a questo periodo. L'insediamento di Santa Chiara ha un'estensione di circa 10 ettari, ha restituito documenti che testimoniano l'esistenza di un villaggio preistorico, sono stati rinvenuti anche microliti geometrici d'ossidiana che venivano usati come armature di frecce. Questo insediamento ha subito molti danni a causa dei lavori agricoli. L'altro insediamento, quello di Pauli Annuas, è venuto alla luce solo nel 1983 in seguito all'apertura di una cava di sabbia. Durante i lavori di sbancamento sono affiorate un notevole numero di capanne e sacche preistoriche ricche di resti archeologici.Il Neolitico Antico è l'era delle grandi innovazioni: si scopre infatti l'agricoltura, l'allevamento del bestiame, la fabbricazione della ceramica, e, forse , la tessitura. Prima piccole comunità vivevano esclusivamente di caccia, pesca e raccolta di erbe e frutti spontanei. Dapprima si conduceva una vita nomade, ma con l'affermarsi della produzione economica nascevano i primi insediamenti abitativi stabili. Anche la vita comunitaria migliorava il suo assetto organizzativo e così prendevano avvio i primi mestieri.