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El nombre procede de un nombre prerromano, Paemeióbriga. Hay indicios de que la ciudad romana de Interamnium Flavium se encontraba en lo que hoy es Bembibre o en sus cercanías, aunque no es concluyente. Sus habitantes aparecen en el año 15 a. C. como «castelani paemeiobrigenses ex gente susarrorum», es decir, castreños paemeiobrigenses de la gentilidad de los susarros, en el Bronce de Bembibre, hallado en la zona. La forma «Benevivere», «lugar de bien vivir», es una etimología medieval sin fundamento.
Los primeros vestigios de presencia humana en el municipio se remontan al Paleolítico Inferior: en el yacimiento de El Parral, en San Román de Bembibre, se han hallado piezas de piedra tallada (bifaces, hendedores, raederas), que se encuadran en la época achelense, en torno al 300 000 a. C. Corresponderían a grupos de Homo heidelbergensis que vivían junto a los cauces fluviales, en el valle del río Boeza, y se dedicaban a la caza, la recolección y el carroñeo.