Pomiędzy 13 a 8 tysiącami lat przed naszą erą ukształtowała się obecna powierzchnia terenu Pradoliny Toruńsko-Eberswaldzkiej, na której terenie znajduje się gmina Nowa Wieś Wielka. Wraz z ociepleniem klimatu zmieniała się i wzbogacała flora i fauna okresu polodowcowego. Następowało powolne wkraczanie lasów iglastych i wypieranie tundry. Tych czasów sięga początek istnienia Puszczy Bydgoskiej.
W 1976 r. podczas wykopalisk prowadzonych w Januszkowie odkryto jedną z największych znanych w dorzeczu Odry i Wisły osad kultury komornickiej – wczesny mezolit (7-6 tys. lat p.n.e.), w postaci śladów jam mieszkalnych, jam żywnościowych, kości zwierząt i narzędzi kamiennych. Prace archeologiczne prowadzone w Tarkowie w 1980 r. ujawniły aglomerację trzech osiedli kultury pucharów lejkowatych datowaną około 2600 lat p.n.e. – budownictwo mieszkalne, warsztaty obróbki kamienia oraz ceramikę z ornamentyką zoomorficzną.
Na terenie Gminy odkryto liczne świadectwa wczesnego osadnictwa (okresów schyłkowego paleolitu i neolitu) w postaci kamiennych toporków, harpunów, kościanów, liściaków, kamiennego lemiesza oraz śladów obozowiska myśliwskiego.