Sebbene non vi siano memorie che lo provino, il poggio ove sorge Città della Pieve, fu abitato fin dai tempi più remoti. Ne sono una prova i tanti reperti rinvenuti nelle campagne limitrofe quali urne sepolcrali con figure di gladiatori, vasi cinerari, lapidi e scudi. Molte furono in passato le tombe ritrovate contenenti urne in alabastro (una di esse con bassorilievi particolari fu venduta ad alto prezzo al Museo Nazionale di Londra. Molte di queste contenevano i resti mortali degli appartenenti alla famiglia dei Purni (dal lat. Furini o Purii). Furono anche rinvenuti oggetti quali òlle, ossari fittili, utensili e fibule. Il rinvenimento di tombe a camera e non, ritrovate nell'area limitrofa a Città della Pieve e l'assenza di resti di insediamenti urbani fa pensare che questo territorio appartenesse alla circoscrizione di Chiusi. A novembre 2015, degli scavi su una tomba etrusca recentemente scoperta sul territorio comunale hanno permesso di arricchire la collezione del Museo Civico Diocesano di Santa Maria dei Servi.

Una lapide rinvenuta nell'orto del convento di S. Francesco (presso l'attuale oratorio attiguo il Santuario della Madonna di Fatima) dimostra come il paese fosse Municipio romano, che Silla concesse ai suoi veterani nella pianura della Chiana dopo la sconfitta inflitta a Gaio Mario il Giovane (83 a.C.). Il ritrovamento di monete, utensili, ruderi di acquedotti nonché di un'urnetta contenente le ceneri di Tannia Stazia, il Pozzo del Casalino e la Torre del Pubblico ne sono la riprova.

Si presume che la religione cristiana sia stata abbracciata nella prima metà del II secolo, quando è documentata nelle limitrofe città di Siena, Cortona, Perugia, Arezzo, Spoleto, Orvieto e Chiusi.

 

Nella Rocca, dopo una breve prigionia, Paolo Orsini e Francesco Orsini duca di Gravina furono uccisi il 18 gennaio 1503, a seguito della strage di Senigallia.

 

L'abitato e il territorio di Città della Pieve rimasero duramente coinvolti nel conflitto denominato guerra di Castro, combattuto fra lo Stato Pontificio e il Ducato di Parma per ottenere il controllo del ducato laziale. Il 1º ottobre 1642 Odoardo I Farnese Duca di Parma fece ingresso nella città alla testa del suo esercito, con l'intenzione di fermarsi per una sola notte, in attesa che il suo ambasciatore a Roma Monsignor de Lyon trattasse un accordo con papa Urbano VIII. In realtà le truppe si trattennero per più giorni e i soldati, rimasti senza soldi e vettovagliamento, si diedero al saccheggio della Città e delle campagne fino al 10 ottobre, quando Odoardo decise di muovere il suo esercito in direzione del territorio Viterbese. Agli inizi del 1643 il Granduca di Toscana Ferdinando II dei Medici strinse un'alleanza con la famiglia Farnese per contrastare le mire espansionistiche del Papa, a tale alleanza aderirono anche il Ducato di Modena e la Repubblica di Venezia.

 

Nei primi giorni di giugno le truppe del Granduca, guidate dal principe Mattias e da Alessandro del Borro, lasciarono l'accampamento di Montepulciano per muovere in direzione del confine con lo stato Ecclesiastico. L'esercito toscano raggiunse Città della Pieve in quel periodo difesa da pochi uomini armati posti al comando del Maggiore Frizza Napolitano che rifiutò di consegnare la città agli invasori e deciso a difenderla con tutte le sue forze. L'esercito Papale, accampato a Capodimonte, non intervenne in soccorso della città assediata, nonostante le disperate richieste inviate da Frizza Napolitano per mezzo di numerose staffette.

 

Il 19 giugno il consiglio di Guerra pievese trattò una resa e consegnò la città alle truppe del Granduca. Il principe Mattia pose al comando di Città della Pieve il Cavaliere Niccolò Brandolini Fiorentino, che, per assicurare la difesa delle mura cittadine, fece chiudere con un terrapieno la porta Romana e aprì la porta Castello, quest'ultima meglio difendibile.Numerosi furono i nobili ed ecclesiastici pievesi trattenuti in ostaggio ed inviati a Firenze come prigionieri di guerra.

 

Furono notevoli le devastazioni che Città della Pieve dovette sopportare durante il periodo di occupazione militare da parte dell'esercito fiorentino. Alcuni rioni di case vennero demoliti, i contadini assaliti e privati dei loro averi, dalla chiesa cattedrale furono asportati numerosi arredi e molto alte furono le tasse richieste ai cittadini pievesi.

 

Il 7 aprile la città fu raggiunta dalla notizia che un trattato di pace era stato firmato tra lo stato Pontificio e il Duca di Parma: pertanto qualsiasi ostilità fu da quale momento proibita. Il 19 luglio 1644 l'esercito del Granduca lasciava Città della Pieve riconsegnandola all'autorità della Santa Sede.

 

Città della Pieve è anche nota per essere stata la città natale di Cesare Orlandi (1734-1779), autore dell'opera Delle città d'Italia e sue isole adiacenti [sic] compendiose notizie (1770-1778). L'opera è una preziosa fonte di informazioni per parecchie città italiane fino al Settecento. È rimasta incompiuta a causa della morte prematura dell'autore e le città trattate vanno dalla lettera A alla lettera C.