Il territorio di Vetralla si presenta ricchissimo di testimonianze archeologiche che attestano un diffuso popolamento avviato già dalla tarda età del ferro, quando a Poggio Montano sorse un piccolo villaggio le cui tombe (del tipo a pozzetto e a fossa, ora non più visibili), oggetto di scavo archeologico nel 1903, si datano alla seconda metà dell’VIII sec. a. C. Nella stessa epoca altri piccoli centri sorsero al Castello, a Valle Caiana, all’Ave Maria e al Cerracchio, dove il rinvenimento di alcune tombe a pozzetto e a fossa, con reperti simili a quelli di Poggio Montano, ne proverebbero l’esistenza.
Dopo una scarsa vitalità in epoca orientalizzante (fine VIII-primi VI sec. a. C.) nella fase arcaica (VI-metà V sec. a. C.) si assiste ad una vera crescita demografica che ha portato ad un diffuso popolamento del territorio vetrallese, ben testimoniato da numerosi gruppi di tombe etrusche a Grotta Porcina, al Cerracchio, a Roana, a Poggio Montano, alla Madonna del Ponte, a Valle Caiana. Si distinguono soprattutto Grotta Porcina e il Cerracchio per l’estensione della necropoli e per la monumentalità di alcune tipologie tombali. Nel primo sito un grande tumulo (diametro di m 28) domina la valle del Fosso Grignano dove spiccano gli importantissimi resti di un complesso teatriforme avente al centro un altare rupestre. Al Cerracchio le tombe si dispongono per raggruppamenti distribuiti tra due vallate.
In epoca ellenistica (metà IV-metà I sec. a. C.) sul territorio vetrallese si registra una nuova fase di espansione demografica localizzata soprattutto nel settore occidentale, cioè nella zona più prossima a Norchia e da questa più direttamente influenzata. Infatti Norchia, già dal primo ellenismo, assunse un ruolo preponderante divenendo il capoluogo del settore centrale dell’entroterra tarquiniese; il suo vasto sepolcreto rappresenta la più grandiosa e spettacolare necropoli rupestre d’Etruria e d’Italia.
L’assetto del territorio vetrallese si caratterizza per la presenza di due siti fortificati: il Cerracchio e Valle Falsetta. Quest’ultimo è caratterizzato, inoltre, dalla presenza di un articolato complesso di opere di drenaggio ampliate e riutilizzate in età romana.
All’interno della Macchia delle Valli è avvenuta recentemente la scoperta di un santuario etrusco-romano di rilevante importanza non solo per Vetralla ma per tutta l’Etruria meridionale. Il complesso, indagato tra 2006 e 2010 dalla Soprintendenza ai Beni Archeologici dell’Etruria Meridionale, è costituito da una serie di ambienti rupestri e da una piccola struttura costruita in blocchi di peperino che ha restituito la statua di una divinità femminile identificabile con la dea Demetra. Le evidenze archeologiche attestano che la frequentazione del sito è iniziata nel periodo ellenistico e si è protratta fino ad età traianea (inizio II sec. d. C.).
In effetti in epoca romana il territorio appare diffusamente popolato come dimostra la fitta distribuzione di ville e fattorie sorte soprattutto sui pianori. Il paesaggio mutò profondamente grazie ad un fiorente sviluppo agrario. La “colonizzazione” romana interessò in maniera più consistente S. Mariano, il Marchionato, il Casalino, Valle Falsetta, l’Isola, Monte Calvo e la zona dislocata lungo la via tarquiniese (Monte Panese, Dogane). Accanto ai siti aperti si ebbe l’aggregarsi di un abitato, Forum Cassi, senz’altro il nucleo più importante del territorio vetrallese, che sorse come statio lungo la via Cassia. Una fitta rete stradale si sviluppò su tutto il territorio che venne attraversato da due tracciati maggiori la Via Cassia e la Via Clodia (di cui rimangono resti in diverse zone) e da una serie di diverticoli che le collegavano tra loro.