包括斯基提亚人在内的较早定居者，于公元前9世纪定居于阿塞拜疆。自斯基提亚人到来后，来自米底王国的伊朗人控制了阿拉斯河南部地区。米底王国在公元前900至700年间达到鼎盛，在公元前大约550年被新兴的阿契美尼德帝国所兼并。在阿契美尼德帝国统治下，琐罗亚斯德教开始在这个区域传播。之后这个区域被亚历山大大帝的马其顿王国征服，以及成为塞琉古帝国的一部分。位于阿塞拜疆东北部的原住民高加索阿尔巴尼亚人在公元前4世纪时开始统治这个区域，建立以一个受亚美尼亚文化影响的独立王国。在这个时期，琐罗亚斯德教传播到高加索地区和阿特罗帕特尼地区。
公元前4世纪至3世纪，亚美尼亚人在位于现在阿塞拜疆的西南部地区建立了阿尔塔克夏王朝，在公元前189年至公元426年间，阿塞拜疆的东南部区域（包括了今飞地纳希切万）被并入了大亚美尼亚王国，由阿尔塔克夏王朝（公元前189年至公元12年）和阿萨息斯王朝（公元54至428年）先后统治。
在拜占庭-萨珊战争期间，亚美尼亚王国国土先后遭到拜占庭帝国（公元378年）和波斯萨珊王朝（428年）瓜分并导致国家灭亡。亚美尼亚王国有着种族混居的阿尔塔克西省和尤迪克省于公元378年成为高加索阿尔巴尼亚王国的领土。
封建时代
公元252年，高加索阿尔巴尼亚沦为波斯萨珊王朝的一个附庸国，在公元4世纪，高加索阿尔巴尼亚ryr国王正式采用基督教为国教。尽管高加索阿尔巴尼亚受萨珊统治，但在公元9世纪前仍保持了半独立的状态。在并且高加索阿尔巴尼亚为完全受控于萨珊后也仍保留了君主制。随着伊斯兰的倭马亚王朝的崛起和伊斯兰对波斯的征服，逐渐控制了高加索地区。高加索阿尔巴尼亚的信奉基督教的王子Jvsr与倭马亚王朝哈里发摩栧（vy）会过两次面。在第一次会面（667年）期间，哈里发摩栧答应了Jvsr希望减轻他国内的重税负担的请求以及察觉到Jvsr在这个地区极具权威，高加索阿尔巴尼亚虽然成为了哈里发的附庸国，但在国家内政上保持了独立。倭马亚之后的哈里发国阿拔斯王朝（黑衣大食）因后期的衰落而导致了权力的真空，出现了马木留克王朝、萨吉达王朝、萨拉里王朝、白益王朝等众多的地方政权。11世纪初，阿塞拜疆境内受到来自中亚的突厥人部落的侵占。由这些突厥人建立的为第一个王朝为塞尔柱帝国，在1067年领土扩张到今天阿塞拜疆所在的地区。