La mancanza di fonti documentarie sull'origine di Lugo creò, nel Settecento, dei dissapori tra due storici che cercavano l'uno di dimostrare la romanità della città e l'altro di negarla.
Nel 1982 al centro del bacino di estrazione della Fornace Gattelli è stato individuato, a 14 metri di profondità, un insediamento neolitico che gli archeologi hanno attribuito alla cultura di Fiorano, fine del V millennio a.C., tracce di successivi insediamenti risalgono all’epoca della colonizzazione romana.
La prima testimonianza dell'esistenza del territorio lughese si trova in un documento del 782 d.C. nel quale Papa Adriano I, in lotta con gli Arcivescovi di Ravenna, si rivolge a Carlo Magno, giudice della controversia, menzionando, tra i molti di proprietà della sede Apostolica, un "fondo Cento", identificato nell'attuale Via Cento.
Il territorio ove è situata la città di Lugo, al centro della pianura di Romagna era, in epoca romana, compreso nella "centuriazione" ed abitato dalla tribù Pollia.
Altri documenti del 981 parlano di una «Massa di S. Ilaro» dove esistevano i fondi Cento e Biancanigo oppure, nel 1071, di un fondo Stiliano che, coi precedenti, faceva parte di quella massa ove esisteva una chiesa officiante, dedicata appunto a S. Ilaro. Solo nel 1147 si parla di un fondo «Lucus», mentre nel 1264 si trova traccia di una «Villa Lugi».
Nel 1161 Lugo venne data in feudo da Federico Barbarossa ai Conti di Cunio, che dovettero restituirla nel 1202 a papa Innocenzo III, questi la cedette all'arcivescovo Alberto di Ravenna, che vi fece costruire le prime fortificazioni, incorporate poi nell'attuale Rocca.