Ο οικισμός της Πολιόχνης, στην ανατολική ακτή της Λήμνου, θεωρείται ως ένα από τα μεγάλα πρωτοαστικά κέντρα της πρώιμης εποχής του Χαλκού και οφείλει την ανάπτυξή του στον πρωταγωνιστικό ρόλο που έπαιξε στη διακίνηση του διαμετακομιστικού εμπορίου με τα νησιά του βορειοανατολικού Αιγαίου, τα απέναντι μικρασιατικά παράλια, τις ακτές της ηπειρωτικής Ελλάδας και τα νησιά των Κυκλάδων. Στην Πρώιμη Εποχή του Χαλκού, γνώρισε τόσο μεγάλη άνθηση, ώστε η Πολιόχνη να θεωρείται σήμερα η αρχαιότερη πόλη της Ευρώπης με πρώιμη μορφή κοινωνικής και αστικής οργάνωσης. Κατά την ίδρυσή του κατά την Τελική Νεολιθική ο οικισμός καταλαμβάνει περιορισμένη έκταση. Στη συνέχεια, αυξάνει σε έκταση και πληθυσμό, οχυρώνεται από την πλευρά της στεριάς με ισχυρό τείχος και αποκτά υψηλό βαθμό χωροταξικής οργάνωσης. Η ανάπτυξη του οικισμού διήλθε μέσα από επτά διαφορετικά οικομικά στάδια, τα οποία συμβολίστηκαν με χρώματα:

Κατά τη ''μελανή περίοδο'' (3700-3200 π.Χ.) στο μέσον του λόφου αναπτύχθηκε μικρός οικισμός από κυκλικές καλύβες με τοίχους από ξύλα και καλάμια που στηρίζονταν σε λίθινη υποδομή.

Ο μεταγενέστερος οικισμός που ανήκει στην ''κυανή περίοδο'' (3200-2700 π.Χ.) , μεγαλώνει σε έκταση και οχυρώνεται από την πλευρά της στεριάς. Οι καλύβες αντικαθίστανται από αψιδωτές και εν συνεχεία από ορθογώνιες επιμήκεις οικίες. Δημιουργείται στα νοτιοδυτικά μια κύρια πύλη εισόδου προς τον οικισμό που διατηρείται έως και την ''κίτρινη περίοδο'' και οδηγεί σε δύο αντικρινά σύγχρονα επιμήκη δημόσια οικοδομήματα. Το πρώτο είναι το λεγόμενο ''βουλευτήριο''. Την άποψη ότι προοριζόταν για τη συνάθροιση των ''προκρίτων'' της Πολιόχνης ενισχύει η αποκάλυψη βαθμίδων στη δυτική και ανατολική εσωτερική του πλευρά. Το παραπάνω κτίσμα καταλαμβάνει έκταση μεγαλύτερη των 50 τ.μ. και υπολογίζεται ότι φιλοξενούσε αριθμό 50 ατόμων. Το αντίστοιχό του προς βορρά κτήριο που προσαρτάται στη νότια πλευρά του τείχους της πόλης, έχει ερμηνευθεί ως ''κοινοτική σιταποθήκη'' με χωρητικότητα αποθήκευσης 260 κ.μ. περίπου.

Κατά την ''πράσινη περίοδο'' (2700-2400 π.Χ.) παρατηρείται πληθυσμιακή ανάπτυξη με αποτέλεσμα την εξάπλωση της πόλης στην βόρεια πλευρά του λόφου όπου και κατασκευάζεται αναλημματικός τοίχος. Επίσης ο οικισμός τειχίζεται και από τη δυτική πλευρά, ενώ στο προϋπάρχον τμήμα του τείχους διαπιστώνονται προσθήκες και μετασκευές όπως η οικοδόμηση προπυλαίων στην κύρια πύλη του. Τέλος δημιουργείται οδικό δίκτυο και ανοίγονται πλατείες με δημόσια πηγάδια.

Στην ''ερυθρά περίοδο'' (2400-2200 π.Χ.), ο οικισμός συρρικνώνεται, καταλαμβάνοντας μόνο το βόρειο τμήμα του κεντρικού λόφου. Ωστόσο, τότε πρωτοεμφανίζονται τα ''μέγαρα'', μνημειώδεις οικίες ορθογώνιας κάτοψης.

Στην ''κίτρινη περίοδο'' (2200-2100 π.Χ.), ο οικισμός καταλαμβάνει έκταση περίπου 20.000 τ.μ., δηλαδή μειώνεται κατά 10.000 τ.μ. συγκριτικά με τη μεγαλύτερη περίοδο ακμής του. Το οδικό δίκτυο αυτής της περιόδου είναι το καλύτερα σωζόμενο: από την κύρια οδό του οικισμού, που τον διασχίζει με κατεύθυνση από νότο προς βορρά, ξεκινούν πολυάριθμοι ελικοειδείς δρομίσκοι που οδηγούν στις διάφορες συνοικίες. Το σημαντικότερο κτίσμα της περιόδου είναι ένα οικοδομικό συγκρότημα (μέγαρο ''605''), με αποθηκευτικούς χώρους που δέσποζε στην κεντρική δημόσια πλακόστρωτη πλατεία του οικισμού. Η ανεπανόρθωτη καταστροφή του οικισμού προήλθε από τον σεισμό που τον έπληξε στα 2100 π.Χ.

Στις περιόδους ''καστανή'' και ''ιώδη'' (2000-1200 π.Χ.) δεν υπάρχουν πλέον ενδείξεις οργανωμένου οικισμού, καθώς τα οικοδομικά λείψανα είναι ελάχιστα. Ίσως πρόκειται για εγκατάσταση περιορισμένης έκτασης που δε θυμίζει σε τίποτε τον μνημειακό χαρακτήρα του οικισμού των προηγούμενων περιόδων.