มีข้อสันนิษฐานที่พอเชื่อได้ว่าระยองน่าจะเป็นเมืองที่สร้างขึ้นในสมัยขอม ประมาณ พ.ศ. 1500 ซึ่งเป็นสมัยที่ขอมมีอิทธิพลในดินแดนสุวรรณภูมิ มีเมืองนครธมเป็นราชธานี สร้างเมืองนครพนมเป็นเมืองหน้าด่านแรก เมืองพิมายเป็นเมืองอุปราชและได้สถาปนาเมืองลพบุรีขึ้นเป็นเมืองสำคัญ ส่วนทางด้านทิศตะวันตกเฉียงใต้ของนครธม มีเมืองจันทบูรหรือจันทบุรีในปัจจุบัน เป็นเมืองหน้าด่านเมืองแรก จึงพออนุมานได้ว่าขอมเป็นผู้สร้างเมืองระยอง แต่ไมปรากฏแน่ชัดว่าสร้างสมัยใด
ด้านหลักฐานทางโบราณคดี พบซากหินสลักรูปต่าง ๆ ที่บ้านดอน บ้านหนองเต่า ตำบลเชิงเนิน คูค่ายและซากศิลาแลงบ้านคลองยายล้ำ ตำบลบ้านค่าย อำเภอบ้านค่าย ซึ่งมีการก่อสร้างแบบขอม[4] ชุมชนที่เก่าที่สุดเท่าที่พบคือ ชุมชมวัดบ้านค่าย เป็นชุมชนคนจีนซึ่งพัฒนาขึ้นมาหลัง พ.ศ. 1700[5]