Γεωμετρική & Αρχαϊκή περίοδος
Πελασγοί 10ος – 6ος αι. π.Χ.
Η χρονολογία άφιξης των Πελασγών στην Λήμνο είναι αβέβαιη αλλά σίγουρα πραγματοποιήθηκε μετά το τέλος της 2ης χιλιετίας π.Χ. Ήταν κάτοικοι της Αττικής που εξαναγκάστηκαν από τους Αθηναίους να αναζητήσουν νέα πατρίδα. Όταν εγκαταστάθηκαν στο νησί ανάγκασαν τους Μινύες να εγκαταλείψουν το νησί και να διασκορπιστούν σε άλλους τόπους.
Από την περίφημη Στήλη των Καμινίων της αρχαϊκής εποχής και από κάποια θραύσματα επιγραφών από την Ηφαιστία, βγαίνει το συμπέρασμα ότι οι Πελασγοί της Λήμνου για να γράψουν στην γλώσσα τους χρησιμοποιούσαν ελληνικούς χαρακτήρες αιολικού τύπου. Οι επιγραφές αυτές είναι οι μοναδικές μαρτυρίες γραπτού λόγου των Πελασγών. Σύμφωνα με τους ερευνητές η χρήση του αιολικού αλφαβήτου, υποδηλώνει την συγγένεια των πελασγών με τα ελληνικά φύλα. Άλλοι υποστηρίζουν ότι η πελασγική γλώσσα είναι συγγενής με την ετρουσκική. Από τους αρχαίους ιστορικούς ο Ηρόδοτος (ΙΙ, 51) γράφει ότι οι Πελασγοί αποτέλεσαν το έθνος των Τυρρηνών ή Ετρούσκων και ο Διονύσιος ο Αλικαρνασσεύς (Ρωμαϊκή Αρχαιολογία, Ι 17) ονομάζει το γένος των πελασγών ελληνικό.
Οι Πελασγοί επεκράτησαν στη Λήμνο και στα γειτονικά νησιά, κυριάρχησαν στη θάλασσα και εξελίχθηκαν σε εξαίρετους ναυτικούς. Η εφεύρεση του εμβόλου στα πολεμικά πλοία ανάγεται σε αυτούς. Στην Μύρινα συνέχισαν, βελτίωσαν και ενίσχυσαν την προϋπάρχουσα κυκλώπεια οχύρωση των Μινύων από μεγάλους ακατέργαστους λίθους. Τα λίγα σωζόμενα αρχιτεκτονικά κατάλοιπα υποδηλώνουν την ισχυρή οχύρωση που διέθεται ο χώρος κατοίκησης τους πάνω στην βραχώδη χερσόνησο, με τελικό σημείο άμυνας την ακρόπολη στο ψηλότερο σημείο του λόφου.
Παρότι τα σωζόμενα τμήματα των πελασγικών τειχών στην περιοχή του κάστρου δεν είναι άφθονα εντούτοις η παρουσία τους είναι έντονη σε τρία σημεία.
1. Στα ΝΑ της κεντρικής εισόδου του κάστρου σώζεται στον άξονα ΒΔ-ΝΑ τμήμα πελασγικού τείχους μήκους 12μ. Είναι σφηνωμένο ανάμεσα στους βράχους και είναι κτισμένο χωρίς συνδετικό υλικό με ογκόλιθους μεγάλου και μεσαίου μεγέθους και με μικρότερες λίθους να γεμίζουν τα κενά.
2. Στα ΝΔ σώζονται κατάλοιπα πελασγικού τείχους που αποτελούνται από δυο σκέλη άνισα, κάθετα μεταξύ τους, το μικρότερο με κατεύθυνση Β-Ν και το άλλο το μακρύτερο με κατεύθυνση Α-Δ. Στο πρώτο σκέλος διακρίνεται άνοιγμα που παραπέμπει σε ύπαρξη πύλης.
3. Τέλος, εντυπωσιακή είναι η παρουσία τμήματος πελασγικού τείχους μήκους 50μ. περίπου, στην βορειοανατολική πλευρά της ακρόπολης στον άξονα Α-Δ κάτω από μεταγενέστερη κατασκευή.
Άξια προσοχής και διερεύνησης είναι και μια σειρά ογκολίθων ορατού μήκους 17μ περίπου, που βρίσκεται στον άξονα Β-Ν στο πλάτωμα της τρίτης πυλίδας, οι ογκόλιθοι της οποίας παραπέμπουν σε κυκλώπειο τείχος.
Ευρήματα από τον 7ο και τον 6ο αιώνα π.Χ
Ευρήματα από τον 7ο και τον 6ο αιώνα π.Χ. που συλλέχθηκαν από τις ανατολικές πλαγιές του κάστρου συμπεριλαμβάνουν αποτμήματα και σχεδόν ακέραια πήλινα ειδώλια γυναικείων μορφών, τμήμα πήλινης σειρήνας, ζωγραφισμένα πήλινα πηνία και όστρακα μελανόμορφων αγγείων τοπικής παραγωγής, τα οποία φαίνεται να ανήκουν σε αποθέτη κάποιου γειτονικού ιερού. Επίσης, από επιφανειακή έρευνα στις νότιες πλαγιές του κάστρου βρέθηκε και το μοναδικό κεραμικό όστρακο αρχαϊκής εποχής με γραφή.
Η λήξη της κυριαρχίας των Πελασγών
Η μακραίωνη κυριαρχία των Πελασγών στο νησί έληξε το 511 π.Χ. με την κατάληψη της Λήμνου από τους Πέρσες, οι οποίοι εξουσίασαν το νησί έως το 479 π.Χ. (μεσολάβησε περίοδος αθηναϊκής κυριαρχίας μικρής διάρκειας 499-494π.Χ.).