奶牛时期
约从公元前3000年到公元前700年左右。这时期有迹象已引进了奶牛、骆驼和马，并从事大规模农业。从腓尼基人学会使用和锻造铁器，可能在公元前1220年前后。腓尼基人其时在当地建立了横跨整个撒哈拉到埃及的大帝国联盟。
公元前2500年，撒哈拉已变成同于目前的大沙漠，是当时人类无法逾越的障碍。仅在其绿洲有一些居民，商业往来很少能穿越沙漠。尼罗河谷是例外，基于水源充分，这里植物生长繁茂，成为人类文明发源地之一。虽然尼罗河仍有几个无法通航的大瀑布，构成商业贸易障碍，但埃及设法将铁器技术，和帝王观念传播到南方的努比亚、阿克苏姆及更偏南的地方。
公元前500年时，古希腊和腓尼基人逐渐对此地区产生影响。希腊商人于沙漠东部边缘地带开发商机，在红海沿岸建立许多商业殖民地。迦太基人则于大西洋沿岸的沙漠西部开发，但由于大西洋风浪险恶，当地市场也不足，所以他们的探索从未超过现在摩洛哥的范围。中央集权的国家只分布在沙漠北部和东部边缘，权力达不到沙漠腹地，生活在沙漠边缘的人们因此常受到沙漠中游牧的柏柏尔人袭击。
骆驼是入侵此地的阿拉伯人引进，造成了撒哈拉沙漠历史上的最大变化。它们使贸易往来可以穿越沙漠，北方地中海沿岸的酋长们将奶牛和工艺品运到南方，南方的萨赫尔王国由于出口黄金和盐而富裕强大。沙漠绿洲成为商业中心，逐渐被北方的酋长们控制。
这情况持续几个世纪，直到欧洲人发明了大帆船。首先是葡萄牙人绕过撒哈拉去掠夺几内亚的资源，随后别的欧洲国家接续跟进，撒哈拉就很快失去了商业价值。
撒哈拉沙漠受到当时殖民者忽视，现代却发现很多矿藏具有价值，如阿尔及利亚和利比亚的油气资源，摩洛哥和西撒哈拉的磷矿。