İnsanların her vakayı mitoloji çerçevesinde açıkladığı İlkçağ’ın erken devirlerinde, Haliç’e dökülen iki sudan biri Barbyzes diye anılırdı. Bugünkü İstanbul’un esas nüvesini teşkil eden Byzantion kasabası kurulmadan önce, bu iki akarsuyun arasındaki dar arazi parçası üzerinde Semistra adında bir Trak kasabası doğmuştu. Hıristiyanlıktan sonra, Bizans devrinde bu sakin vadinin bir eğlence köşesi olduğu muhakkaktır. Yerleşmiş bir nazariyeye göre bu mıntıkaya verilen Kâğıthane adı, Bizans zamanında derenin kıyısında kurulmuş olan bir kâğıt fabrikasından gelmektedir. 16. Asırda İstanbul’a gelen Fransız seyyah Pierre Gylli (Gyllius) bu fabrikanın harabelerinin derenin Haliç’e kavuştuğu yerde olduğunu yazar. Hâlbuki 17. yüzyılda Evliya Çelebi, fabrikanın su dolaplarından birinin Daye Hatun Camii’nin alt tarafında görüldüğünü bildirir.

Modern rehberlerin aktardıklarına göre ise Çoban Çeşmesi yakınındaki bazı kalıntılar bu kâğıt imalathanesinin son izleridir. Ancak Bizans devrinde burada kâğıt üretildiğine dair açık bir belge yoktur. Böyle bir tesis 1453’ten sonra kurulmuş olabilir.

İstanbul’un fethi bu güzel vadinin yeni bir hayat bulmasına vesile olmuştu. Kâğıthane çayırları ve civarındaki arazi, mükemmel ağıl ve bostanların tesisini sağlamıştı. Hatta sarayın ihtiyacı olan süt buradaki mirî ağıllardan temin ediliyordu. Evliya Çelebi İstanbul’un muhasarası esnasında, Timurtaş Paşa idaresinde Kâğıthane deresi sahilindeki ormanda 50 parça gemi inşa edildiğini, bunların Haliç’e indirilen diğer gemilere katıldıklarını nakleder. Diğer kaynaklarda bahsi geçmeyen bu kayıt ihtiyatla karşılanmalıysa da, Kâğıthane vadisinin Türk askerlik tarihinde İstanbul’un fethi ile önemli bir yer edindiği de inkâr edilemez. Nitekim burada II. Bayezid zamanında bir baruthane inşa ettirilmiş, Kanuni Sultan Süleyman bunu kâgire çevirtip üzerini kurşun kaplatmıştır. 17. yüzyılda bu baruthane hâlâ işler durumdaydı.