Anticamente conosciuto con il nome di Bagnorea. Il nome deriva probabilmente da Balneum Regis, in riferimento alla presenza di acque termali dalle particolari proprietà terapeutiche.
Alcuni reperti epoca preistorica lasciano il posto a più numerose testimonianze etrusche (specialmente la rupe San Francesco Vecchio), nell’area di Civita. Bagnoregio ricadeva infatti nel dominio dell’antica Volsinii (Orvieto).Il nome si tramanda almeno dall’epoca longobarda. Secondo una leggenda, infatti, il Re Desiderio (morto nel 774) sarebbe stato guarito da una grave malattia, grazie proprio alle acque termali che scaturivano nei pressi della località.
Bagnoregio viene menzionato per la prima volta in una lettera Gregorio Magno all’inizio del VI secolo . Si tratta della fondazione un vescovato nei pressi di Balneum Regium , dove nella tarda antichità c’erano sorgenti curative o bagni termali in cui si bagnava un re. Dal punto vista cronologico potrebbe trattarsi solo un re dei Visigoti , ma non del re longobardo Desiderio , come venne occasionalmente riportato in seguito, o di Teodorico il Grande , come sostiene l’ abate islandese Nikulás Bergsson nel suo Leiðarvisir (“Segnavia”).
La Bagnoregio medievale era composta da tre quartieri ( contrade ). Il più antico centro insediativo attorno alla cattedrale e alla sede vescovile era sulla rupe tufo , isolata dalla pianura da una gola , che era già abitata dagli Etruschi (Contrade e odierno quartiere di Civita Bagnoregio ); Successivamente, però, venne creato anche un borgo in pianura (Contraden Mercato e Rota , corrispondente all’odierna sede amministrativa Bagnoregio).
Bagnoregio, che faceva formalmente parte dello Stato Pontificio fin dalla donazione pippiniana, fu soggetta a mutevoli feudatari in conflitto con le aspirazioni dei cittadini a fondare una città-stato autonoma. A questo proposito i Guelfi – rappresentati dalla famiglia dei conti Monaldeschi con sede presso il forte della Cervara, non più esistente – erano in battaglia con i Filippeschi , che appartenevano alla fazione ghibellina . Dopo che Bagnoregio fu temporaneamente libero comune a metà del XII secolo, i Monaldeschi ne ripresero il controllo nel XIV secolo. La popolazione, indebolita da epidemie e disastri naturali, si impoverì.
Dopo l’invasione delle truppe Carlo VIII , nel XV e XVI secolo il potere centrale papale riuscì a spezzare il dominio feudale. Alessandro VI ( Borgia ) e Paolo III. ( Farnese ) nominò cardinali reggenti. C’è stata una ripresa economica.
Nel 1695 Bagnoregio fu scossa da un terremoto che colpì maggiormente le Contrade Civita. Nel 1699 il vescovo trasferì la sua sede dalla rupe tufo alla pianura. Ciò fece sì che la Bagnoregio più giovane, in cui aveva sede anche l’amministrazione comunale, si rafforzasse rispetto al nucleo insediativo più antico, difficile accesso e più volte minacciato dall’erosione del suolo e dalle frane, e che nei secoli successivi perse sempre più la sua popolazione .
Durante il Risorgimento , Bagnoregio fu teatro battaglia per le truppe Giuseppe Garibaldi durante la marcia su Roma. La battaglia Bagnoregio del 5 ottobre 1867 si concluse con la sconfitta dei repubblicani e nel 1870 la comunità, come l’intero Stato Pontificio, entrò a far parte dello Stato nazionale italiano.
Nel giugno 1944 i bombardamenti aerei anglo-americani e l’artiglieria tedesca si incontrarono a Bagnoregio; la città fu abbandonata e distrutta.
Durante la ricostruzione della seconda metà del XX secolo venne rianimato comunale solo il capoluogo amministrativo Bagnoregio. Civita fu abbandonata e la sua popolazione fu decimata fino a 7-15 anziani intorno al 1990, prima che gli “espulsi” scoprissero il quartiere come città che muore (= “città che muore”) dopo il 1990 e lo aiutassero a guadagnare una nuova identità come enclave artisti e attrazione turistica.
Bagnoregio fu sede della Diocesi Bagnoregio , esistente dal VI secolo fino a quando fu inglobata nella Diocesi Viterbo nel 1986.
Nel 1922 un regio decreto muta il nome dal dialettale Bagnorea al più antico Bagnoregio.