Praia do Ponta - Foto: Mario Sergio Araujo dos Passos (Licença- Dominio publico)

Há cerca de um milhão de anos os ventos, as correntes marítimas e as marés começaram a depositar sedimentos entre três antigas ilhas - atualmente conhecidas como morro do Mirante, do Forno e Pontal do Atalaia -, incorporando-as ao continente e formando, assim, o cabo onde se situa a cidade.

Primeiros habitantes
Eles eram nômades e chegaram à região há cerca de cinco mil anos. Viviam em pequenos grupos no alto dos morros e desciam apenas para buscar alimentos, basicamente peixes e moluscos.

Ocupação indígena
Os tamoios eram, na época da chegada dos portugueses, os habitantes mais comuns da região, embora existissem, também, tribos de outras vertentes tupinambás.
Essas tribos consumiam, basicamente, peixes e crustáceos, e complementavam a dieta com o consumo da mandioca e com os animais da caça. A produção de cerâmica se destacava nessas tribos, que também marcaram participação nos conflitos que viriam a ocorrer entre portugueses e corsários, principalmente franceses.

Descoberta
Após decidir se separar do resto da frota da segunda expedição à costa brasileira, Américo Vespúcio navega rumo ao sul, chegando à praia atualmente conhecida como 'Praia do Forno' e ancorando, logo em seguida, na Praia da Rama (atual 'Praia dos Anjos'). Ao lugar, deu-se o nome de Cabo Frio, devido a fatores que, de certa forma, fascinaram os navegantes. Dentre eles:

As correntes marítimas locais possuíam uma temperatura substancialmente mais fria que as temperaturas normais das águas da costa brasileira (atualmente esse fenômeno é conhecido como ressurgência).
- Os ventos constantes eram, também, muito mais frios do que no resto do litoral, dando a impressão de que a temperatura local fosse mais baixa do que realmente era.
- As condições do tempo mudavam rapidamente no local, passando subitamente de um dia ensolarado para um dia nublado, com alta possibilidade de formação de nevoeiro e, em alguns casos, agitando o mar. 

Povoamento
Américo Vespúcio decidiu, então, construir um forte no local (cujas ruínas permanecem no local, acessível por trilha entre a Praia do Forno e a Prainha), onde ele deixou 24 homens com armas e mantimentos. Posteriormente, foi construída feitoria em local próximo. Mas o local exato ainda não foi definido. Para alguns, ela está localizada no próprio Arraial do Cabo, para outros, em Cabo Frio. Mas é certo que essa foi, de fato, a primeira feitoria no Brasil.

Provavelmente como conseqüência do estabelecimento dessa feitoria, começou a se desenvolver em arraial um modesto povoamento, sendo esse um dos primeiros (possivelmente o primeiro) em território brasileiro. Ainda é possível ver, na cidade, a primeira construção de alvenaria da terra recém-descoberta, a 'Casa da Piedra'. Existe na cidade um marco histórico que lembra a visita de Américo Vespúcio nesta época. Composto de um obelisco, um poço, existente desde então e uma placa resumindo parte da história local.