Des preuves archéologiques importantes sont attribuables à la fin du l’âge du Bronze et au début de l’âge du Fer, entre le XIIe et le IXe siècle av. J.-C., comme en témoigne surtout la diffusion des établissements agricoles et de la culture matérielle de l’époque nuragique tardive. En outre, des preuves de la présence de peuples orientaux, principalement des Phéniciens, qui voyageaient le long des routes de la Méditerranée occidentale à la recherche de matières premières et de nouveaux marchés pour leur artisanat raffiné, ont commencé à apparaître à cette époque.
Au second âge du Fer, du VIIe au VIe siècle av. J.-C., la présence de matériel oriental, phénicien surtout, s’accroît. Des emporia, des villes phéniciennes ont été fondées, la population de tradition nuragique a donc absorbé les coutumes et les traditions orientales en se mélangeant aux visiteurs désormais intégrés.

Enfin, pendant la période punique, l’anthropisation de la région est liée au développement de la ville de Tharros dont le peuplement débute dès le VIe siècle av. J.-C. pour s’étendre pendant le Ve siècle av. J.-C. en intéressant également les zones plates et périlacustres environnantes.
Lors de la transition vers la domination romaine, la configuration territoriale de la période punique connaît une forte continuité tant dans les choix d’implantation que dans les pratiques culturelles qui s’est poursuivie au moins jusqu’au Ier siècle de notre ère.

Le Sinis a livré des preuves archéologiques rares mais significatives des phases précédant le cycle culturel nuragique.
En effet, les tombes à hypogée de Serra ‘e is Araus à San Vero Milis avec leurs matériels au faciès Campaniforme-Bonnanaro remontent au Bronze ancien 1, et celles de S’Arrocca tunda ont des éléments de la culture matérielle attribuables au Bronze ancien 2.

De même, seuls la domus de janas de Serra ‘e is Araus et le village de Sa Pesada Manna à Cabras datent de l’âge du Bronze moyen 1. D’ailleurs, les dernières pièces archéologiques attribuées aux cultures pré-nuragiques sont concentrées dans les anciennes tombes à hypogée réutilisées.

Pendant la phase de formation de la civilisation nuragique, les nuragues archaïques et leurs tombes mégalithiques brillent étrangement par leur absence de la région du Sinis qui se distingue en cela des cantons nuragiques du Montiferru et du Campidano. Par conséquent, au dire d’Alessandro Usai, spécialiste en la matière, « il semble que le Sinis n’ait pas activement participé à l’élaboration des premiers monuments nuragiques et que, pendant la majeure partie de l’âge du Bronze moyen, il n’ait été peuplé que de petits noyaux épars à faible incidence démographique et dont la pression globale sur les ressources environnementales était limitée » (Usai 2014, p. 32).

Dans la période comprise entre le XIIe et le IXe siècle av. J.-C., pendant le Bronze final et le premier âge du Fer, une présence intéressante de matériel en céramique et en bronze d’origine orientale, d’abord chypriote puis phénicienne, a été trouvée dans les communautés nuragiques. Le commerce entre les différents peuples et cultures est en effet attesté à cette période, même s’il n’est pas encore question de véritables colonies. Du VIIIe au VIIe siècle av. J.-C., la présence phénicienne sur l’île se stabilise. La zone de Tharros, dont l’implantation phénicienne remonte au VIIe siècle av. J.-C. et s’est développée au cap San Marco et à San Giovanni, revêt une importance particulière.

La présence punique (c’est-à-dire les Phéniciens de Carthage) est effective dès le VIe siècle av. J.-C.

L’anthropisation de la péninsule du Sinis pendant la période punique est intimement liée aux événements de la ville de Tharros, le seul centre urbain contrôlant la frontière Nord de la zone d’Oristano. Les profondes transformations ayant affecté la ville après la domination carthaginoise se sont rapidement manifestées dans toute la région.
Si les zones plates ont été préférées, les pentes légères des collines ponctuant la région n’ont pas été négligées : les traces archéologiques sont en effet plus évidentes, du Sud au Nord, dans l’actuelle zone périlagunaire de Mistras, ainsi que dans la bande comprise entre la lagune elle-même, l’étang de Cabras, le plateau de Su Pranu et la mer.
Des objets en céramique, surtout des amphores de transport, révèlent cette présence punique. Au Ve siècle, elle apparaît plus capillaire sur le territoire avec peu de colonies étendues, mais un grand nombre de petits villages. Cette hiérarchie dans l’occupation humaine est due à une politique d’occupation des sols qui s’est généralisée.

Aux IVe-IIIe siècle av. J.-C., la pression démographique sur le territoire atteint son intensité maximale, avec un nombre très élevé de colonies qui souligne une certaine continuité de fréquentation du territoire par rapport aux phases précédentes. Des études récentes, principalement liées à la reconnaissance de la surface, révèlent qu’il y avait de nombreux lieux de culte en vertu de la présence de coroplastie (une technique de travail de la terre cuite), et il est même possible certains des monuments nuragiques existants ont été exploités et réutilisés.
Enfin, les zones à vocation funéraire sont moins bien connues, à l’exception de la nécropole de la ville de Tharros.