امروزه همه باستان شناسان، تپه باستانی هگمتانه، واقع در کانون شهر همدان را - که پهناور ترین تپه باستانی ایران است - بقایای ساختمان‌های کاسی، مادی، هخامنشی و پس از آن می دانند. گستره این تپه نزدیک به ۳۰ هکتار می باشد، که با بشمار آوردن بخش هایی که جزء چارچوب تپه باستانی بوده، ولی اینک ساختمانهای مسکونی‌بر روی آن ساخته شده، به بیش از ۴۰ هکتار نیز می رسد.



این تپه بیضی شکل، در داخل محدوده شهر فعلی همدان در دو سوی خیابان اکباتان واقع شده است. «هگمتانه» یا «هنگمتانه» که به زبان پارسی قدیم به معنی محل تجمع بوده، ترکیبی از دو واژه «هنگ» به معنی «جا» و «متانه» به معنی «تجمع» است. این واژه در زبان یونان به صورت «اکباتانا» در آمده است و در کتیبه های ایلامی به صورت «آگ ماتونو» آمده است. برخی نیز معتقدند: «امدانه» یا «آمادای» که در کتیبه پلیسر پادشاه آشور آمده، به این محل اطلاق می شده است.
«هگمتانه» در زبان ارمنی «اهمتان»، در زبان سریانی و پهلوی «اهمدان» و در گویش نویسندگان عرب «همدان» و در تورات «احتمانا» گفته شده است. همچنین، سکه هایی از عهد ساسانی کشف شده که محل ضرب آنها «اهمتان» قید شده است. 
نخستین اشاره مکتوب به نام مادها و سرزمین ماد، در سالنامه بیست و چهارم سارل مانزر سوم (۸۳۶ قبل از میلاد) و سارگن دوم (۷۱۵ قبل از میلاد) بوده است که از این قوم و سرزمین آنان به نام «مادای» یا «آمادای» یاد کرده اند. آشوریان باستان به شهرهای قوم کاسی، عنوان «کار کاشی» داده بودند، که کار به معنی قرارگاه یا منزلگاه و کاشی اسم قوم کاسی است. آشورشناسان و مادشناسان، جملگی این کارکاشی (یا شهر کاسیان) را منطقه کنونی همدان دانسته اند. پروفسور گیریشمن، باستان شناس معروف فرانسوی، معتقد است که اسم قبلی هگمتانه، «اکسایا» یعنی شهر کاسی ها بوده است و در مجموع اعتقاد غالب بر این است که شهر هگمتانه را یکی از اقوام آریایی بنام مادها ساخته اند و نخستین دولت ایرانی را در آن بنا نهاده اند.
ولی نتایج تحقیقات، بیانگر آن است که شهر هگمتانه، پیش از انتخاب به پایتختی توسط مادها وجود داشته و مردمانی از قوم کاسی در آن زیسته اند. سپس بازماندگان قوم کاسی، بعدها با طایفه ای از آریایی ها، قوم موسوم به ماد را پدید آورده اند و با غلبه بر دولت تجاوزگر آشوری، دولت ماد را بنیان گذاشته و پایتخت خود را «کارکاشی» قرار داده اند و از آن به بعد، این شهر هگمتانه نام گرفته است.
مادها، گروهی از اقوام آریایی بودند، که از جنوب سیبری به سمت فلات ایران حرکت کرده و در غرب ایران ساکن شدند. عواملی مانند: رشد اجتماعی و فرهنگی، تماس با گروههای بومی ساکن فلات ایران، وجود همسایگانی قدرتمند و احساس نیازهای جدید سیاسی و اجتماعی، آنها را وادار به اتحاد و ایجاد حکومتی مقتدر نمود، به طوری که قوی ترین قوم آن روزگار یعنی آشوری ها را، برای همیشه از صفحه روزگار محو کردند.
اسکلت انسانی در موزه هگمتانه که به همان شکل کشف شده نگهداری می شودروایات مورخین یونانی نیز حاکی است که این شهر در دوره مادها (از اواخر قرن هشتم تا نیمه اول قرن ششم قبل از میلاد)، مدتها مرکز امپراتوری مادها بوده است و پس از انقراض آنها نیز به عنوان یکی از پایتخت های هخامنشی (پایتخت تابستانی و احتمالا محل خزانه آنها) به شمار می رفته است. گفته های هردوت مورخ یونانی، در قرن پنجم قبل از میلاد، مهم ترین ماخذ تاریخی در این مورد است.
وی بنای اولیه این شهر را به «دایااکو» نخستین شهریار ماد نسبت می دهد (۷۲۸ قبل از میلاد). هردوت اوضاع سیاسی و اقتصادی نامناسب قوم ماد را در دستیابی دیااکو به قدرت موثر می داند. دیگر مورخین یونانی چون پلی بیوس، کنزیاس، ژوستین و گزنفون نیز درباره هگمتانه مطالبی جمع آوری کرده اند.
دیااکو پس از اینکه هگمتانه را به پایتختی خود برگزید، تصمیم به ساخت کاخی عظیم و مستحکم، به صورت هفت قلعه تو در تو، گرفت. به طوری که کاخ پادشاهی و خزانه، در درون قلعه هفتم قرار داشته باشند. دیااکو به تقلید از رنگ آمیزی قصرهای بابلی دستور داده بود، کنگره های هر قلعه را به رنگی مخصوص در آورند.