תקופה זו היא התקופה הקדומה ביותר שבה החלו להשתמש בברונזה (ארד). היא קרויה גם התקופה הכנענית אך מינוח זה אינו מקובל היום. בתקופה זו אנו עדים למהפכות אחדות בארץ: העיור של ארץ ישראל, נטישת הערים והקמתן מחדש (ובכלל זה הקמת ירושלים כעיר) והמצאת הכתב האלף ביתי במדבר סיני. בתקופה זו התרחשו, על פי הנרטיב המסורתי, תקופת האבות ולאחר מכן יציאת מצרים ותחילת התנחלות שבטי ישראל בארץ. לאורך התקופה התגוררו בירושלים כנענים ולא היו לה מעמד פוליטי או דתי יוצאי דופן אך במהלכה היא נזכרת לראשונה בטקסטים מחוץ למקרא.

תקופת הברונזה-
התקופה הכנענית
תקופת האבות
הברונזה התיכונה (תקופת האבות)
בשונה מתקופות קדומות יותר, תקופה זו עשירה בתעודות כתובות המספרות לנו על הנעשה במרחב הסובב אותנו. יש שהציעו לזהות בתקופה זו את הריאליה של סיפורי האבות, שבהם נזכרת ירושלים כעירו של מלכיצדק מלך שלם, ומכאן הכינוי שניתן לתקופה זו: "תקופת האבות".
בתקופת הברונזה התיכונה אנו עדים למעורבות מצרית בנעשה בארץ כנען ולחדירת שבטים מסוריה של ימינו. בכנען החלו שוב לבנות ערים – כמו דן, מגידו, שכם ועוד – לאחר הפסקה בת מאות שנים. באזורים שונים היו "ערי מדינה" דומיננטיות שמלכיהן שלטו בתחומי העיר ובשטח הסובב אותה.
הברונזה המאוחרת (תקופת ההתנחלות)
מעורבותה של מצרים בנעשה בכנען הלכה וגברה בתקופה זו, ובמאה ה-15 לפסה"נ יצא פרעה תחותמס השלישי למסע מלחמה בארץ. בתקופה זו כמעט ולא נבנו ביצורים חדשים בכנען, והארץ נטלה חלק פעיל במסחר אינטנסיבי שהתקיים בכל האגן המזרחי של הים התיכון. בעבר הציעו לתארך את התנחלות בני ישראל באזורים שונים בארץ לסוף תקופה זו ומכאן השם "תקופת ההתנחלות", המתייחס לחלקה האחרון של התקופה.
באמצע המאה ה-14 לפסה"נ נזכרה ירושלים בפעם השנייה בתולדותיה, שוב במצרים, בטקסטים שאינם מקראיים. ירושלים הייתה מעורבת במאבקים פנימיים בין המושלים של המרכזים העירוניים האחרים, שיצרו קואליציה נגדה.
הממצא הארכיאולוגי מתקופה זו בעיר דוד ובסביבתה הוא דל ביותר. עם זאת, התגלו ממצאים שמתוארכים לשלהי התקופה, כדוגמת קברים שנמצאו בהר הזיתים וממצאים נוספים שאותרו בשכונת נחלת אחים הסמוכה לשוק מחנה יהודה, ועוד. לדעת פרופ' גבריאל ברקאי אף עמד מקדש מצרי באזור שמצפון לשער שכם של ימינו.