Opgravingen in het voorjaar van 2010 aan het Kleinzand te Grembergen brachten sporen van een nederzetting uit de vroege ijzertijd (ongeveer 800 v. Chr.) en drie Romeinse brandrestgraven aan het licht. Tevens werd aangetoond dat de site in de Romeinse tijd, vanaf 175 na Chr. opnieuw als landbouwzone in cultuur werd gebracht. Bij graafwerken in de Dendermondse polder werden werktuigen uit het Neolithicum ontdekt. Op de Zwijvekekouter vonden archeologen twee Gallo-Romeinse brandrestengraven. Ze dateren van circa 125-150 na Christus. Op het Hoogveld vond men een graanspieker uit de ijzertijd en een Keltisch-Romeins heiligdom.

Tegen het einde van de Frankische periode ontstond een nederzetting op de plaats van de huidige Vlasmarkt en later ook op de linkeroever, in de schaduw van een burcht die rond de tweede helft van de 10e eeuw door keizer Otto II werd gebouwd. Deze burcht, die omringd werd door Dender en Visgracht, bevond zich op de plaats waar thans het gerechtsgebouw staat. De burcht vormde de bestuurlijke zetel van het Land van Dendermonde, waar de stad zelf vanaf 1233 geen deel meer van uitmaakte. De naam werd het eerst vermeld in een oorkonde Rainghouts de Thenremonde uit 1087.[2] Bij de burcht kwam een burchtkapel en op de huidige Grote Markt was in de 11de eeuw een begraafplaats. In 1223 werd er een cisterciënzerinnenabdij gesticht en in 1233 kende Robrecht van Bethune Dendermonde stadsrechten toe.