Antica città latina con il nome Tibur, chiamata da Virgilio con il titolo di Tibur Superbum (Eneide, Lib. VII) che tuttora campeggia nello stemma cittadino, si vanta di essere più antica di Roma (1215 a.C.).
L'insediamento arcaico nacque e si fortificò sulla riva sinistra dell'Aniene, dove sorsero l'acropoli e gli edifici antichi (e tornarono poi ad arroccarsi i cittadini tiburtini del Medioevo), avvantaggiandosi della posizione dominante sul guado che costituiva il percorso più breve per la transumanza delle greggi fra il Tevere e l'Abruzzo, lungo la direttrice che sarebbe poi diventata la via Valeria. Ancor oggi il rione dell'antica acropoli si chiama Castrovetere.
Il fatto che l'antica Tibur fosse punto di confluenza di popolazioni diverse (soprattutto sabini e latini), è confermato dall'esistenza del grande santuario sociale di Ercole Vincitore, classico eroe latino divinizzato, i cui resti sono databili al II secolo a.C., ma che si può facilmente far risalire ad un più antico luogo di culto comune di popolazioni che si incontravano per commerciare.
Sistemato nel IV secolo a.C. il contenzioso con Roma in espansione, e riconosciuta municipio romano con la Lex Iulia municipalis nel I secolo a.C., Tivoli divenne fra l'altro sede di molte ville di ricchi romani, come testimoniano i numerosi resti.