Το Κουκονήσι βρίσκεται στα ΝΔ της Λήμνου, στο ΒΑ τμήμα του μυχού του κόλπου του Μούδρου και σε κοντινή απόσταση από τον ομώνυμο οικισμό.
Στην κορυφή της νήσου, ήδη από την δεκαετία του 1990, αποκαλύφθηκε μέρος σημαντικού προϊστορικού οικισμού με αδιάλειπτη κατοίκηση που χρονολογείται από την Πρώιμη Εποχή του Χαλκού (3.200 π.Χ.) έως και την Ύστερη Χακλοκρατία (1.700-1.100π.Χ.).
Πρώιμη Εποχή του Χαλκού (3.200/3.000-2.000/1.900 π.Χ.)
Την περίοδο αυτή, ο οικισμός φαίνεται να διαρθρώνεται γύρω από έναν κεντρικό δρόμο, ο οποίος οργάνωνε την πόλη σε δύο οικιστικές νησίδες, τη βόρεια και τη νότια. Κατά μήκος του δρόμου παρουσιάστηκαν επιμήκεις χώροι, ορθογώνιας σχεδόν κάτοψης και παράλληλοι μεταξύ τους.
Μέση Εποχή του Χαλκού (2.000/1.900 π.Χ.-1.700/1.650 π.Χ.)
Το Κουκονήσι διένυε μια ακμάζουσα περίοδο.
Την περίοδο αυτή κατασκευάστηκαν νέοι δρόμοι και διαμορφώθηκαν εκτεταμένες οικοδομικές νησίδες, στις οποίες ήταν χωροθετημένοι κτηριακοί χώροι.
Το τέλος της περιόδου σηματοδοτείται από έναν ισχυρό σεισμό, ο οποίος συνοδευόμενος από μια εκτεταμένη πυρκαγιά, έπληξε τον οικισμό, προκαλώντας μεγάλες καταστροφές στο χώρο.
Ύστερη Εποχή του Χαλκού (1.650 π.Χ.-12ος αι. π.Χ.) – μινωική και μυκηναϊκή παρουσία
Μετά τον δυνατό σεισμό, οι κάτοικοι του Κουκονησιού επιδόθηκαν σε αναγκαίες επιχώσεις, ανακατασκευές και διαμορφώσεις, με τις παλαιότερες οδικές αρτηρίες να παραμένουν σε χρήση.