Le Tilemsi est une longue et large dépression, partant des confins algéro-maliens, rejoignant le Niger au niveau de Gao, bordée par les massifs de l’Adrar des Iforas et du Timétrine. Si la préhistoire ancienne de cette vallée demeure encore largement méconnue, en revanche sa préhistoire récente fournit quelques jalons clés qui permettent de suivre le développement de l’économie agro-pastorale en Afrique de l’Ouest subtropicale, et ses conséquences sur l’organisation de la société. Les expressions rupestres anciennes situent le début de l’élevage dans la région à un moment ou à un autre entre le VIe millénaire et la fin du IVe millénaire av. J.-C. Par ailleurs, les empreintes d’épillets de mil observées sur des poteries archéologiques révèlent une cueillette de cette graminée à des fins alimentaires dans le nord du Sahara malien au Ve millénaire av. J.-C. La mise en culture de cette céréale au cours du millénaire suivant entraine un grossissement des grains, puis l’acquisition de caractères domestiques dans le bas Tilemsi à la fin du IIIe millénaire av. J.-C. Parallèlement, la construction d’enceintes à double parement de pierres et l’édification de tombes à superstructures lithiques imposantes attestent d’un niveau de complexification sociale déjà élevé à la charnière des IVe-IIIe millénaires av. J.-C. Le développement de l’économie agropastorale au cours de la première moitié du IIe millénaire av. J.-C. est consubstantielle de l’apparition d’artisanats spécialisés (métallurgie, taille des pierres dures, charronnage), de l’acquisition d’animaux exotiques (chevaux, zébus), de la circulation d’idées et de croyances sur de grandes distances (motifs symboliques complexes et thèmes caractéristiques de l’âge du bronze), de la transmission de cultivars de mil de signature génétique ouest-africaine jusqu’en Inde. Des aristocraties guerrières s’affirment par l’ostentation durant le Ier millénaire, avant que l’aridité ne finisse par contraindre les populations du Tilemsi à abandonner leurs terroirs pour des contrées plus favorisées par la géographie et le climat. À partir des IVe-Ve siècles apr. J.-C., les espaces libérés sont investis par des éleveurs nomades porteurs de traditions nouvelles qu’illustre l’art rupestre : monte des chevaux et des dromadaires, port de plusieurs javelots et de vêtements amples et bien couvrants, chasses à courre, rédaction de courts messages au moyen d’une écriture composée de signes très semblables aux tifinagh des Touaregs. Ces éléments conjugués attestent du rattachement de la région au domaine amazighophone, avant que ne se développe le commerce transsaharien arabo-berbère. La vallée du Tilemsi devient alors un axe caravanier de première importance. Du XIe au XIVe siècles, la ville marchande d’Essouk-Tadmakkat au sud-ouest de l’Adrar des Iforas est florissante. La cité est abandonnée au XVe siècle pour des raisons qui restent à préciser.