Debido a su situación geográfica es probable que estuviera poblado este lugar desde los lejanos tiempos celtibéricos y desde luego en época romana, para continuar en época visigoda el doblamiento al existir eremitorios en esta zona. Ya en el último tercio del siglo IX las huestes de Alfonso III el Magno reconquistaron este lugar, para ser valle repoblado y fortificado con una fuerte muralla, con puertas almenadas.
En el siglo XI existían en el Valle unas ermitas que en 1077 recibiera el rey Alfonso VI del obispo de Burgos para donárselas a los monjes de Cluny, ermitas que advocaban a Santiago, San Pedro, San Pablo y San Martín.
Aún en el siglo XIV existían en Valle un recinto amurallado y a mediados de este siglo Valle era lugar de behetría de Ruy Fernández de Tovar, Señorío que ejercería las Lara, Torquemada, Valverde, Haza, González Castañeda etc. para ,a finales del siglo XV ser señor de Valle de Cerrato, Lope Vázquez de Acuña, segundo conde de Buendía.
A mediados del siglo XVIII, Valle pertenecía a Manuel de Cañas, Duque del Parque, disponía de 82 vecinos, tenía un molino harinero, un palomar y 21colmenas, siendo todavía señor, al principio del siglo XIX, el mismo Duque del Parque. En los primeros años del siglo XIX Valle contaba con 106 vecinos, unos 419 habitantes, y poseía tres templos; la iglesia de la Asunción y las ermitas del Santo Cristo de las Aguas y de Nuestra Señora del Valle.
A mediados del siglo XIX, Valle de Cerrato contaba con 616 habitantes, al iniciarse el siglo XX con 551, en 1930 con 578, en 1960 con 432, en 1991 con 167 y en 2006 con 108.