Ανθρώπινη κατοίκηση παρουσιάζεται στην ευρύτερη περιοχή από τα νεολιθικά χρόνια(4500-3000πχ). Αρκετές θέσεις γύρω από την Αλεξανδρούπολη (Μάκρη, Πόταμος, Δορίσκος, Μικρό βουνί Σαμοθράκης) δίνουν ενδιαφέροντα στοιχεία για τον τρόπο ζωής εκείνης της περιόδου. Η επόμενη περίοδος της προϊστορίας, η εποχή του χαλκού (3000-1050πχ), αντιπροσωπεύεται περιορισμένα, όχι μόνο στην περιφέρεια της Αλεξανδρούπολης αλλά γενικότερα στην Αιγιακή Θράκη (Μάκρη, Καρυώτες Σαμοθράκης και Μικρό Βουνί Σαμοθράκης).

Η ζώνη της Αλεξανδρούπολης – όπως και όλη η έκταση από το Δέλτα του ποταμού Έβρου μέχρι και τη Βιστωνίδα λίμνη και με όριο προς βορρά τους πρόποδες του ορεινού όγκου της Ροδόπης – κατοικείται από τους Κίκονες. Το τέλος της εποχής του χαλκού και η πρώιμη εποχή του σιδήρου αντιπροσωπεύονται στην περιοχή με αρκετές θέσεις, (Κίρκη, Άβαντας, Ποταμός, Μάκρη, Νίψα, Κοίλα) και απαντώνται όλοι οι συνηθισμένοι τύποι μεγαλιθικών μνημείων: οχυρές ακροπόλεις, υπαίθρια ιερά για τη λατρεία του ήλιου και των άστρων, ανθρωπόμορφες βραχογραφίες. Από τον 7ο προ Χριστού αιώνα ο κυριότερος πολιτικός και οικονομικός παράγοντας του χώρου είναι η πόλη-κράτος της Σαμοθράκης. Άποικοι από τη Σαμοθράκη ιδρύουν τη Σαμοθρακική Περαία, μικρές δηλαδή πόλεις στην αντίπερα ακτή από τις εκβολές του ποταμού Έβρου έως το βουνό Ίσμαρος, για να ενισχύσουν τις εμπορικές επαφές με τη θρακική ενδοχώρα.

Σύμφωνα με τις μαρτυρίες που καλύπτουν το διάστημα 5ος προ Χριστού αιώνας έως – 4ος μετά Χριστό αιώνας, παραδίδονται έξι πόλεις και ένα τοπωνύμιο. Ο Ηρόδοτος αναφέρει τις: Μεσημβρία, Ζώνη, Σαλή και το Σέρρειον. Μεταγενέστερες πηγές συμπληρώνουν τις: Δρυς, Τέμπυρα και Χαράκωμα. Στο τέλος του 5ου αι.π.Χ. ορισμένες από αυτές πλήρωναν σοβαρό φόρο στην αθηναϊκή συμμαχία. Η πόλη Σάλη ταυτίζεται με τη σημερινή Αλεξανδρούπολη.

Στα ρωμαϊκά χρόνια κυριαρχεί στην έκταση της Σαμοθράκης Περαίας μια νέα πόλη, η Τραϊανούπολη και οργανώνονται μεγάλα οδικά δίκτυα όπως η Εγνατία οδός. Η περιοχή της Σάλης, όπως αναφέρεται στο οδοιπορικό της Ιερουσαλήμ, αποτελεί χώρο στάθμευσης και αλλαγής αλόγων.

Στα βυζαντινά χρόνια η περιοχή παίζει πρωτεύοντα ρόλο, καθώς αποτελεί την άμεση γειτονιά της Κωνσταντινούπολης, και στα όρια της ακμάζουν σημαντικές πόλεις ή οικισμοί (Τραϊανούπολη, Βήρα, Μάκρη) και μοναστικά συγκροτήματα (Παναγιά Κοσμοσώτειρα στις Φέρες, σπηλαιώδης ναός των Αγίων Θεοδώρων), που προστατεύονται από ισχυρές στρατιωτικές εγκαταστάσεις (κάστρα Ποτάμου και Άβαντα.)

Για λόγους που δεν έχουν εξακριβωθεί ακόμα οι πόλεις (Σάλη, Ζώνη, Δρυς και Σέρρειο) καταστράφηκαν σε κάποια περίοδο, ισοπεδώθηκαν και έσβησαν από τα γραπτά κείμενα των περιγραφών. Ο τόπος έγινε ένα απέραντο δάσος, κυρίως από βελανιδιές. Το πιο πυκνό σημείο του βρισκόταν στην περιοχή της σημερινής πόλης της Αλεξανδρούπολης. Το δάσος αυτό, που οι κάτοικοι από τα γύρω μέρη, το έλεγαν Δεδέ-Αγάτς, το διαφέντευαν τρεις Τούρκοι τσιφλικάδες, που είχαν χιλιάδες στρέμματα για καλλιέργεια και βοσκοτόπια.

Μετά το Ρωσοτουρκικό πόλεμο του 1830, το τουρκικό κράτος προσπάθησε να εκσυγχρονιστεί για να συμβαδίσει κάπως με τον ευρωπαϊκό πολιτισμό. Ένα από τα σύγχρονα επιτεύγματα, τότε ήταν ο σιδηρόδρομος. Τότε, γύρω από αυτόν τον τόπο υπήρχαν καλύβες και μικρόσπιτα ψαράδων, από την Αίνο, τη Μάκρη και τη Μαρώνεια. Οι πρώτοι αυτοί κάτοικοι δημιούργησαν ένα μικρό οικισμό – τη μετέπειτα Αλεξανδρούπολη – που μεγάλωνε σιγά-σιγά. Η αρχή του οικισμού είναι στη δεκαετία του 1850. Την ανάπτυξη του οικισμού σταμάτησε ο Ρωσοτουρκικός πόλεμος του 1878. Η πόλη έπεσε στα χέρια των Ρώσων. Κατά την εννιάμηνη παραμονή τους, οι Ρώσοι άφησαν ένα σχέδιο πόλης για την παραλιακή περιοχή από την κεντρική λεωφόρο ως την θάλασσα. Η εφαρμογή του όμως υλοποιήθηκε μετά την αποχώρηση τους.

Το τέλος του πολέμου βρήκε την πόλη στα χέρια των Βουλγάρων με τη συνθήκη του Αγίου-Στεφάνου. Τρεις μήνες όμως αργότερα με νέα συνθήκη η πόλη επέστρεψε στην Τουρκία. Την 1η Ιουλίου του 1880 τέθηκε σε λειτουργία ο Φάρος, που είναι και το σήμερα

Ο νομός Έβρου, πεδινός κατά το μεγαλύτερο μέρος του, παρουσιάζει ομαλό ανάγλυφο: από τα 4.242 τ. χλμ. της επιφάνειάς του μόνο τα 424 είναι ορεινά, ενώ τα 2.578 είναι πεδινά και τα 1.240 ημιορεινά. Το δυτικό τμήμα του νομού είναι ορεινό, ενώ το ανατολικό γίνεται περισσότερο πεδινό όσο πλησιάζουμε στην κοιλάδα του ποταμού Έβρου. Οι κυριότερες κορυφές της Ροδόπης, από τα Β προς τα Ν, είναι: Σίλο (1.065 μ.), Σάπκα (1.044 μ.), Καλλιθέα (944 μ.) και Επτάδενδρος (794 μ.)· οι τρεις τελευταίες βρίσκονται στα όρια με τον νομό Ροδόπης. Στο εσωτερικό του νομού, στο ύψος του Σουφλίου, βρίσκεται η κορυφή Αντάς (654 μ.), νοτιότερα το Κάψαλο (618 μ.) και στο νοτιοδυτικό τμήμα η κορυφή Τσοπάν (628 μ.). Η μάζα της Ροδόπης επεκτείνεται και στο κεντρικό τμήμα του νομού Έβρου. Το υπόλοιπο ορεινό και ημιορεινό τμήμα του αποτελείται από παλαιοζωικά πετρώματα, ηφαιστειακούς σχηματισμούς (λιπαρίτες, δακίτες, ανδεσίτες, διαβάσεις), ηωκαινικά ιζήματα (κροκαλοπαγή, νουμουλιτικούς ασβεστόλιθους, ψαμμιτομαργαϊκά στρώματα με ενστρώσεις τόφων και κροκαλοπαγών, αργιλικούς σχιστόλιθους), θαλάσσια ιζήματα του νεογενούς και τέλος ποτάμια αποθέματα του τεταρτογενούς. 
Το βόρειο τμήμα του νομού είναι σχεδόν επίπεδο (πεδιάδα Ορεστιάδας Διδυμοτείχου),  όπως και το ανατολικό, όπου σχηματίζεται η κοιλάδα του Έβρου, που πλαταίνει καθώς ο ποταμός προχωρεί προς τα Ν, για να σχηματίσει στις εκβολές του το λιμνοβαλτώδες δέλτα του. Η ακτή του νομός Έβρου, αλίμενη και χωρίς κολπώσεις, μόνο Α της Αλεξανδρούπολης παρουσιάζει κάποια ποικιλία (λιμνοθάλασσες Αβγάνων, Δράκοντα, Παλούκια), όπου όμως αλλάζει συνεχώς μορφή εξαιτίας των προσχώσεων του Έβρου και η χέρσος επεκτείνεται μέσα στη θάλασσα.

Σημαντικό υδρογραφικό στοιχείο του νομού αποτελεί ο ποταμός Έβρος, στον οποίο καταλήγουν πολλά μικρά υδάτινα ρεύματα και οι δύο βασικοί παραπόταμοί του: ο Άρδας, ο οποίος πηγάζει από τη βουλγαρική πλευρά των ορέων της Κούλας και διαρρέει τον νομό σε όλο το πλάτος του πριν καταλήξει στον Έβρο, και ο Ερυθροπόταμος, ο οποίος πηγάζει από την ίδια κατεύθυνση και περνάει από το Διδυμότειχο πριν φτάσει στον Έβρο. Στην ηφαιστειότητα της περιοχής οφείλονται οι αξιόλογες θερμομεταλλικές πηγές Λουτρών. Όσον αφορά τα μεταλλεύματα, στον νομό Έβρου υπάρχουν χρωμίτες και μαγγάνια ’28περιοχή Σουφλίου) και μεικτά θειούχα (μολύβδουψευδαργύρου και σιδήρου, περιοχή Κίρκης).

Αξιόλογο σπηλαιολογικό ενδιαφέρον παρουσιάζει το μεγάλο και εντυπωσιακό σπήλαιο Κουφόβουνο, κοντά στο Διδυμότειχο, 3 χλμ. πριν από τον οικισμό Κουφόβουνο. Πρόκειται για παλαιά κοίτη υπόγειου ποταμού, του οποίου τα νερά διέφυγαν από τη σημερινή τεράστια είσοδο του σπηλαίου. Κοντά στο Διδυμότειχο, στη ανατολική πλευρά του υψώματος Καλέ, περίπου 20 μ. από τον Ερυθροπόταμο βρίσκεται το σπήλαιο Καγιάλι, στο εσωτερικό του οποίου οδηγούν πέντε είσοδοι με πλατείς ή στενούς διαδρόμους, που όλοι καταλήγουν σε έναν μεγάλο θάλαμο. Από εκεί ξεκινούν άλλα διαμερίσματα προς τρεις κατευθύνσεις: η αριστερή σε στενά κατηφορικά περάσματα, η δεξιά σε ανηφορικό πολύ μεγάλο θάλαμο και η κεντρική σε στενό, μακρύ και ελικοειδή διάδρομο με μεγάλη διαπλάτυνση στο κέντρο. Προς το τέλος διανοίγονται δύο τεράστιοι διαδοχικοί και πολύ ανηφορικοί θάλαμοι με πανύψηλες οροφές (περίπου30 μ.). Το σπήλαιο είναι παλαιά σύνθετη κοίτη υπόγειου ποταμού. Στις οροφές των διαμερισμάτων του, που δεν έχουν σταλακτιτικό διάκοσμο, φαίνεται καθαρά η διαβρωτική ενέργεια των ορμητικών νερών που το διάνοιξαν. Το συνολικό του μήκος φτάνει τα 145 μ. και η έκταση τα 2.000 τ. μ. Στον πρώτο του θάλαμο υπάρχουν σε σωρό θραύσματα από πήλινα αγγεία συγκολλημένα με σταλακτιτική ύλη. Στο χωριό Μάκρη της Αλεξανδρούπολης βρίσκεται σε ύψος 50 μ. από τη θάλασσα, το σπήλαιο του Πολύφημου, που συνδέεται με τη μυθολογία.