Taş devirlerinin son safhası olan Neolitik (Yeni Taş) Çağının sonlarına doğru insanlar Anadolu’da madeni keşfetmişlerdir. Anadolu’da Neolitik dönemden sonra taş aletlerle birlikte az sayıdaki madeninde kullanıldığı bu döneme Kalkolitik Çağ (Bakır-Taş Çağı) denilmektedir. MÖ. 5.500 ile 3.000 yılları arasında yaşanan bu dönemde eskinin köy yerleşimleri gelişerek adeta kasabalara dönüşmüş, yeni iş alanları ve iş bölümü artmıştır. Kalkolitik devir insanlık tarihinde taş devriyle tunç devirleri arasında adeta bir geçiş devri olmuştur. Bu çağın en büyük özelliği olarak insanoğlunun madenin keşfi ile beraber taş aletlerin yerini bakırın almasıdır. Başlangıçta madenler ziynet eşyası, iğne gibi eserlerin yapımında kullanılırken, daha sonra madenlerin artmasına bağlı olarak silahların yapılmasında da madenler kullanılmaya başlanmıştır. Anadolu insanının geçim kaynakları bu çağda çok büyük değişiklikler göstermemektedir. Yalnız ticaret ve madencilik, yerleşim birimlerinde daha etkili bir şekilde görülmektedir. Bu dönem Erken Kalkolitik ve Geç Kalkolitik olmak üzere iki ana evrede incelenmektedir.
Samsun ve çevresinin Erken Kalkolitik dönemi (MÖ. 5.500-4.500) tamamen aydınlığa kavuşmamıştır. Son yıllarda yapılan yüzey araştırmalarında önemli veriler elde edilse de şu anki bilgilerden bu devri tam olarak aydınlatmak mümkün değildir. Ancak, Geç Kalkolitik Çağla (MÖ. 4.500-3.500) birlikte yörenin arkeoloji durumunu tam anlamıyla açığa kavuşmaya başlamıştır. Bu dönemde Orta Karadeniz’e büyük bir göç olduğu ve yerleşim sayılarında büyük bir artış görüldüğü elde edilen arkeolojik malzemelerden anlaşılmaktadır. Samsun’da bu göçten etkilenen yerler Bafra ve Çarşamba ovalarının batı kesimleriydi. Buralarda yerleşim yeri kuranlar MÖ. 5.bin yılın ortalarında Karadeniz’i boydan boya geçebilecek gemiler inşa etmişlerdi ve büyük ihtimalle Orta Anadolu’dan bölgeye gelmişlerdi. Geç Kalkolitik dönemde Samsun’un en çok bilinen yerleşim yeri, İkiztepe idi. Samsun’un 55 km., Bafra’nın 7 km. kuzeydoğusunda olan İkiztepe, ilk kez 1941 yılında Kılıç Kökten, Tahsin ve Nimet Özgüç tarafından keşfedilmişti. Geç Kalkolitik Çağdan Eski Hitit devletinin kuruluşuna kadar yani MÖ. 4.000 yılından ve MÖ. 650’den MÖ. 30 yılına kadar kesintisiz yerleşmeler bulunduğu ortaya çıkarılan bu höyükte avcılık, hayvancılık ve balıkçılıkla geçinen bir topluluk yaşamaktaydı. Tarım onlar için ikinci planda olan bir geçim kaynağıydı. Dokumacılıkta çok ileri gitmişlerdi. Mezarlarda yapılan antropolojik araştırmalar, İkiztepe’de gömülü insanların Akdeniz ırkının özelliklerini taşımadığını ortaya koymaktadır. Bir diğer deyişle Alaca Höyük ya da Horoztepe’ rastlanılan Anadolu ırkından farklı olduğu, Güney Rusya ve Kafkasya ile Romanya ya da Bulgaristan’da yaşamış olan ırktan geldiği anlaşılmaktadır. Büyük ihtimalle bu halk Hind-Avrupalı idi.
2500 yıl boyunca devam eden yerleşmelere ait buluntulardan İkiztepe’de, Anadolu’nun diğer yerlerinden farklı olarak ahşap-kil karışımı bir yapı tekniği uygulandığı görülmektedir. İkiztepe’deki tüm yapılar ahşap olduğundan, duvarların içten ve dıştan kalın kille sıvanmış olduğu anlaşılmaktadır. Bu duvarlar bugün yörede ‘çantı’ olarak adlandırılan teknikle yani ağaçların tomruklarının birebir üzerine yerleştirip geçmelerle bağlanarak oluşturulmuştur. Bu tarzda yapılan binalar içerisinde kalabalık bir insan grubunun barınma ihtiyacını karşılayacak ebattaki büyük yapı ismi verilen bina ve sunaklar dikkat çekicidir. İkiztepe ve Samsun’un diğer yerlerinden elde edilen madeni eşyaların pek çoğunun Anadolu dışında örneği yoktur. İlk Tunç Çağında Samsun’daki başlıca yerleşim yerleri İkiztepe ve Dündartepe’dir. Geç Kalkolitik dönemden itibaren aktif bir şekilde yerleşime açık olan bölgede İlk Tunç Çağıyla birlikte, tarım ve hayvancılığın daha yoğun olarak devam ettiği tespit edilmiştir. İkiztepe’de yine ilk Tunç Çağına ait bol miktarda ağırşakların yanı sıra tezgah taraklarının bulunması İkiztepe’de yoğun bir tekstil sanayisinin varlığını ortaya koymaktadır. Samsun’un MÖ. 2.000’li yıllarına ışık tutan kazılar neticesinde şehrin her yanından önemli buluntular elde edilmiştir. Üç bin yılı aşkın bir zamandır insanların Samsun’daki varlığının kanıtı olan bu deliller Bafra, Alaçam, 19 Mayıs, Kavak ve Havza’da bulunmuştur.
Geç Kalkolitik devirde bölgenin durumu bu iken ilerleyen dönemde muhtemelen coğrafi sebeplerden kaynaklanan gerçeklerle Anadolu’nun iskân tarihinde Samsun ve çevresinin geride kaldığı anlaşılmaktadır. Eski Bronz Çağında Samsun’a Anadolu’nun diğer bölgelerine göre daha az insan yerleşmiştir. Eski Bronz devrinin yaşandığı tespit edilen İkiztepe, Kavak ve Tekkeköy’den anlaşıldığı kadarıyla bu dönem mimarisi zayıftır ve buralar bir idari merkez olmaktan uzaktır. 1940’da Kılıç Kökten’in yaptığı çalışmalardan sonra artarak devam eden yüzey araştırmaları neticesinde Dündartepe, Kavak Kaledoruğu, Havza Çamyatağı başta olmak üzere Samsun’un bütün ilçeleri araştırılmıştır. Son dönemdeki çalışmalar ise daha çok Ladik, Havza ve Vezirköprü ilçelerinde yoğunlaşmıştır.
Samsun merkezde bugüne kadar yapılan yüzey araştırmaları ve kazılar sonucunda ise başta Baruthane Tümülüsleri olmak üzere Toptepe, Büyük Kolpınar, Büyükoyumca, Atakent, Kuşçulu, Uzgur, Kalkancı, Toybelen ve Dondortepe’de tümülüsler tespit edilmiştir. Bunlardan Baruthane ve Hacı İsmail mahallesindeki Dondortepe Tümülüsü’nde kazı ve temizlik çalışmaları yapılmıştır.