Во времена последнего великого оледенения Фенноскандии (более 15 тысяч лет назад) долина Сухоны выглядела совсем иначе, нежели сегодня. Огромный язык валдайского ледника заполнял собой всю котловину Кубенского озера. Конечная морена этого языка обнаружена у деревни Оларево Сокольского района, через которую ныне проходит автодорога Вологда-Кадников. Вся присухонская низина была затоплена холодными водами приледникового озера, сток из которого направлялся на юг, в бассейн Волги. На месте долины Нижней Сухоны текли две реки в противоположных направлениях. Одна впадала в озеро на Присухоне, вторая текла на северо-восток в приледниковое Северодвинское озеро. Только после окончательного таяния валдайского ледника и сброса вод Северодвинского озера в океан вторая река, благодаря увеличению базиса эрозии, шаг за шагом повернула в свою сторону первую и постепенно спустила всю воду из Присухонского водоема. Так возникла единая Сухона, правда, в те времена река еще не имела своего названия.
В каменном веке древние люди стали заселять берега Сухоны и ее притоков, продвигаясь сюда в летнее время из более южных пределов Восточно-Европейской (Русской) равнины. Недалеко от села Нюксеница вологодский археолог A. M. Иванищев в 1983 году обнаружил следы первой палеолитической стоянки. Любопытно, что вместе с примитивными каменными орудиями были найдены и кости вымерших животных – мамонта и бизона. Возраст нюксенской стоянки ученые оценивают в 25 тысяч лет. В это время на западе нынешней Вологодчины еще лежал мощный ледниковый покров, а восточная часть области представляла собой тундру с травянистой и кустарниковой растительностью, среди которой бродили стада мамонтов и других древних животных. Предположительно, каменные орудия палеолита находили в случайных сборах и на Средней Сухоне, около устьев рек Печеньга и Царева, но археологические раскопки одновременных орудиям стоянок там не производились, в связи с чем тотемский палеолит пока не получил должной атрибуции.
Археологи обнаружили на берегах Сухоны и ее притоков более десятка мезолитических стоянок, относящихся к VII–V тыс. до н. э. Есть предположение, что поселения упомянутого исторического периода принадлежали индоевропейцам – отдаленным предкам многих современных европейских и азиатских народов. Естественно, что по прошествии столь долгого времени индоевропейский праязык не мог сохраниться до наших дней в живом виде, хотя, по мнению ученых-языковедов, очень похож на него санскрит – древнеиндийский литературный язык. Замечено также, что самые значительные реки на русской равнине имеют и самые древние по времени возникновения названия. Некоторые из гидронимов находят соответствия в санскрите. В этом языке имеется и слово