สมัยก่อนกรุงศรีอยุธยา

ดินแดนภาคตะวันออกเฉียงเหนือ (รวมทั้งบริเวณฝั่งซ้ายของแม่น้ำโขง ในสาธารณรัฐประชาธิปไตยประชาชนลาว) เดิมเรียกว่า อาณาจักรโคตรบูรณ์ ซึ่งเป็นอาณาจักรของขอมสมัยเรืองอำนาจในดินแดนแถบนี้ ขอมได้ตั้งเมืองศรีโคตรบูรณ์เป็นราชธานี และได้ตั้งเมืองพิมายเป็นเมืองอุปราช หลักฐานทางประวัติศาสตร์ของอาณาจักรโคตรบูรณ์ คือ พระธาตุพนมและพระธาตุอื่นๆ ในพื้นที่จังหวัดอุดรธานีในปัจจุบัน

ในดินแดนที่เป็นอาณาจักรโคตรบูรณ์ดังกล่าว เมืองหนองหานหลวงก็เป็นเมืองหนึ่งของอาณาจักรนี้ ช่วงเวลาที่มีหลักฐานประกอบการตั้งชุมชนรอบๆ หนองหานอยู่ในสมัยของขอมเรืองอำนาจดังกล่าว ปรากฏในโบราณสถานหลายแห่ง เช่น พระธาตุนารายณ์เจงเวงหรือพระธาตุนารายณ์เชงเวง พระธาตุภูเพ็ก พระธาตุดุม และสะพานขอม เป็นต้น ประกอบกับตำนานอุรังคนิทานได้ให้ข้อมูลเพิ่มเติมว่า ในสมัยพุทธกาล กรุงอินทรปัต มีอำนาจครอบคลุมดินแดนแถบนี้ และมีเมืองหนองหานหลวงขึ้นกับกรุงอินทรปัต เมืองหนองหานหลวงเป็นเมืองเอกที่เป็นศูนย์กลางอำนาจปกครองของขอม

หลักฐานที่แสดงว่าเมืองหนองหานหลวงเป็นเมืองเอกของขอมที่ปรากฏชัดคือ ศิลปวัตถุที่พบในบริเวณแถบนี้สร้างด้วยศิลปแบบขอมทั้งสิ้น โดยใช้ศิลาแลงเป็นวัสดุสำคัญ ประกอบด้วยหน้าบันชั้นมุข ฯลฯ แบบขอมซึ่งสรุปได้ว่า กลุ่มผู้คนที่อาศัยในดินแดนแถบนี้มีความรู้ในการสร้างศิลปแบบขอมเป็นอย่างดี หลักฐานที่อ้างได้ไม่เฉพาะแต่โบราณสถานเท่านั้น ในโบราณวัตถุหลายอย่าง ได้ขุดค้นพบในรอบๆ บริเวณหนองหาน ดังเช่นที่หมู่บ้านดงชน บ้านหนองสระ บ้านเหล่ามะแงว ตำบลดงชน อำเภอเมืองสกลนคร เป็นต้น

ในศิลาจารึกที่มีผู้ค้นพบและนำมาตั้งไว้ ณ วัดสุปัฏวนาราม อุบลราชธานี ได้เอ่ยถึงพระนามของพระเจ้าสุริยวรมันที่ ๑ ซึ่งบรรดาปราชญ์ทางโบราณคดีและประวัติศาสตร์ถือว่าเป็นกษัตริย์องค์สำคัญองค์หนึ่งของกัมพูชาซึ่งมีเดชานุภาพมาก  นับแต่รัชกาลของพระองค์เป็นต้นมา อิทธิพลของขอมได้แพร่หลายทั่วไปในอีสาน (ยกเว้นบริเวณลุ่มน้ำชี) ลัทธิศาสนาฮินดูและพระพุทธศาสนาฝ่ายมหายานก็แพร่หลายตามลำน้ำโขงขึ้นไปจนถึงสกลนคร และอุดรธานี เมืองโบราณที่สำคัญเช่น เมืองหนองหาน-หลวง (สกลนคร) ก็คงเจริญขึ้นในสมัยพุทธศตวรรษที่ ๑๖ นี้ สังเกตได้จากลักษณะผังเมืองรูปสี่เหลี่ยมแบบสม่ำเสมอ สระน้ำและ ศาสนสถานที่สำคัญ คือ ปราสาทพระธาตุนารายณ์เฮงเกง และพระธาตุดุม เป็นต้น

การเข้ามามีอิทธิพลของขอมในดินแดนแถบนี้  ยังไม่ทราบว่าเข้ามามีอิทธิพลโดยลักษณะใด เช่น อาจเป็นความนิยมของเจ้าผู้ครองนครเมืองต่างๆ ที่จะรับวัฒนธรรมฮินดูเพื่อส่งเสริมบารมีแห่งฐานะความเป็นกษัตริย์ของตนเองหรืออาจตกอยู่ใต้อิทธิพลทางการเมือง หรือมีความสัมพันธ์กันโดยการแต่งงานก็อาจเป็นได้