Το μικρό νησί της Σάμου, που χωρίζεται από την απέναντι μικρασιατική ακτή από έναν πορθμό πλάτους μόλις 1,5 χμ., υπήρξε μία από τις σημαντικότερες εστίες του ιωνικού πολιτισμού, αλλά και σταυροδρόμι ανάμεσα στον ελληνισμό της Ανατολής και τη μητροπολιτική Ελλάδα. Η αρχαία πόλη και το λιμάνι του νησιού, στη θέση του σημερινού οικισμού του Πυθαγορείου, από μικρή πολίχνη Ιώνων εποίκων, που καταφτάνουν στο νησί στις αρχές της 1ης χιλιετίας π.Χ., θα εξελιχθεί σε μία από τις σημαντικότερες πόλεις της αρχαιότητας. Πολύ πριν η Αθήνα του Περικλή επισκιάσει με την ηγεμονία της το νησιωτικό Αιγαίο, η Σάμος ήταν κραταιά ναυτική δύναμη με ένα δίκτυο εμπορικών σχέσεων που απλωνόταν σε όλη τη Μεσόγειο και μια εξωστρέφεια που είχε σαν αποτέλεσμα την ίδρυση αποικιών από το βόρειο Αιγαίο - οι Σάμιοι αποίκισαν τη Σαμοθράκη τον 8ο αι. π.Χ. - και την Προποντίδα μέχρι την Κιλικία.
Ο 6ος αιώνας και ιδιαίτερα το β΄ μισό του σηματοδοτούν το απόγειο της οικονομικής και πολιτιστικής ακμής της Σάμου. Αυτή είναι η εποχή του τυράννου Πολυκράτη, αλλά και του μεγάλου φιλόσοφου Πυθαγόρα. Τότε κατασκευάσθηκαν ο κολοσσικός ναός της Ήρας, το περίφημο Ευπαλίνειο Όρυγμα και τα τεχνικά έργα στο αρχαίο λιμάνι, όπως ο κυματοθραύστης, που ο Ηρόδοτος περιγράφει ως χώμα εν θαλάσσι, καταγράφοντας το πρώτο τεχνητό λιμενικό έργο που αναφέρεται στις αρχαίες πηγές.
Το λιμάνι της πόλης βρισκόταν στο φυσικό όρμο που σχηματίζεται στο ανατολικό άκρο της αρχαίας πόλης, στην ίδια θέση με το σύγχρονο λιμάνι του Πυθαγορείου. Το αρχαίο λιμάνι ήταν διμερές: το αποτελούσαν ο εσωτερικός πολεμικός λιμένας που χρησίμευε για τη φύλαξη του σαμιακού στόλου και, εξωτερικά αυτού, ο εμπορικός λιμένας για τη διεκπεραίωση των ανταλλαγών του νησιού. Το εσωτερικό λιμάνι βρισκόταν μέσα σε μία τειχισμένη λεκάνη και αποτελεί το πρωιμότερο γνωστό παράδειγμα «κλειστού λιμένα». Η θαλασσοκράτειρα Σάμος, χάρη στα δάση της, που της εξασφάλιζαν άφθονη ξυλεία, διέθετε έναν από τους μεγαλύτερους στόλους εμπορικών και πολεμικών πλοίων στο Αιγαίο. Στη Σάμο, μάλιστα, επινοήθηκε ένας νέος τύπος πολεμικού σκάφους, η σάμαινα, ενώ το νησί έχαιρε μεγάλης φήμης για τις εξαγωγές γεωργικών προϊόντων και ιδιαίτερα λαδιού. Σάμιος ήταν ο περίφημος θαλασσοπόρος Κωλαίος, ο πρώτος Έλληνας, σύμφωνα με τον Ηρόδοτο, που γύρω στα μέσα του 7ου αι. π.Χ. έφτασε στην Ταρτησσό της ΝΔ Ισπανίας, αφού πέρασε τις Ηράκλειες Στήλες (σημ. Γιβραλτάρ).
Ένα από τα μεγαλύτερα τεχνικά έργα της αρχαιότητας αποτελούσε το υδραγωγείο της αρχαίας πόλης της Σάμου, το περίφημο Ευπαλίνειο όρυγμα. Πρόκειται για μία σήραγγα μήκους περίπου ενός χιλιομέτρου που ξεκινά από την βόρεια πλαγιά του όρους Κάστρου και καταλήγει στη νότια. Βρίσκεται 55 μ. επάνω από την επιφάνεια της θάλασσας και 180 μ. κάτω από την κορυφή του βουνού. Το πραγματικό όρυγμα έχει διαστάσεις 1,80 x 1,80 μ. Μέσα στο όρυγμα και σε βάθος 2-9 μ. υπάρχει το κανάλι με τον αγωγό που μετέφερε το νερό στην πόλη. Ήταν έργο του μηχανικού Ευπαλίνου από τα Μέγαρα και χρειάστηκαν δέκα χρόνια για να ολοκληρωθεί, περί το 550 π.Χ.
Αν και τους κατοπινούς αιώνες η Σάμος θα χάσει την πολιτική της ανεξαρτησία, στη σκιά αρχικά της αθηναϊκής κυριαρχίας και μετέπειτα του ελληνιστικού βασιλείου της Περγάμου και της ρωμαϊκής αυτοκρατορίας, η ακμή της θα παραμείνει αμείωτη μέχρι και τους πρώτους βυζαντινούς αιώνες. Αδιάψευστος μάρτυρας, τα ευρήματα που έφεραν στο φως οι ανασκαφές στο χώρο της αρχαίας πόλης: τείχη, πλακόστρωτοι δρόμοι, οικίες με θαυμάσια ψηφιδωτά δάπεδα, καταστήματα, ναοί, αγορά, δημόσια κτίρια, εργαστήρια, νεκροπόλεις, αθλητικές εγκαταστάσεις, λουτρά, υδρευτικό και αποχετευτικό δίκτυο. Λείψανα που ανασυνθέτουν την εικόνα της πόλης που ο πολυταξιδεμένος Ηρόδοτος χαρακτήρισε πρώτη ανάμεσα σε όλες τις πόλεις.