No existen evidencias de ocupaciones humanas en la zona durante la Prehistoria, aunque dada la situación de límite con Campoo es de suponer que por sus tierras viviesen poblaciones megalíticas de la Edad del Bronce. No obstante, la cercanía de esta zona a la ciudad romana de Julióbriga y al campo de batallas de las Guerras Cántabras de la Sierra del Escudo puede llevar a pensar que en esa época este lugar fue transitado tanto por los cántabros como por conquistadores.
La primera noticia documental sobre la existencia de núcleos de población data del siglo XII, cuando la reina Doña Urraca cedió los monasterios de San Lorenzo de Pujayo y San Miguel de Aguayo, evidencia que es recogida en 1245 en una carta firmada por el rey Fernando III de Castilla, en la que habla de la existencia de un monasterio en Aguayo.
Parece factible que se constituyeran varios poblamientos que tomaron los nombres de centros religiosos como San Miguel, Santa María y Santa Olalla. De este modo, las gentes de estos lugares se vincularon inicialmente a los abadengos del territorio o a los foráneos que ejercían allí derechos señoriales, como sucedió con el abadengo de Sahagún con respecto a San Miguel de Aguayo.
Dedicado desde antiguo al pastoreo veraniego de los ganados de los valles bajos de la región, el término de este municipio fue uno de los cinco concejos que formaban la antigua Hermandad de Cinco Villas, en la Merindad de Campoo, y aparece en la documentación medieval vinculado a diversos señoríos eclesiásticos y civiles, estos últimos de carácter local.
Las primeras noticias documentales proceden del Becerro de las Behetrías (1351), en el que los vecinos dependían de los linajes solariegos de los Hoyo, Quevedo y Aguayo, siendo este último el que daría más adelante nombre al territorio y el que dominó en la zona.
Los concejos de San Miguel de Aguayo se mantuvieron en behetría según se constata en el Apeo de 1404 con respecto a Santa Olalla y San Miguel, cuyas gentes se especifica que no pagaban ningún derecho ni al rey ni al señor de Lara, un linaje que también fue dominante en la zona de Campoo.
Aun cuando las gentes de San Miguel de Aguayo aparecen vinculadas al proceso institucional general de Campoo, estando representadas en el gobierno de la Merindad y Corregimiento y asistiendo a las juntas generales del territorio, los diversos lugares alcanzaron un desarrollo institucional singular, puesto que San Miguel fue señorío secular, tal y como aparece en el informe de Floridablanca en 1785.
Las tierras del municipio sirvieron de praderías para el ganado del territorio, formándose el embalse de Alsa en la parte occidental de la localidad de San Miguel, en la que se significa la torre medieval del mayorazgo de los Gómez de las Bárcenas.
La dinamización económica experimentada a mediados del siglo XVIII por el corredor del Besaya y la zona de Campoo tuvo su repercusión sobre los vecinos de San Miguel de Aguayo, que vieron aumentadas sus rentas con la venta de carbón a las ferrerías, una actividad que se vio reforzada por el inicio de la explotación de pequeñas minas de lignito en Aguayo./p>
Este proceso inversionista culminó en la construcción de obras de ingeniería hidráulica por parte de la empresa Electra Torina, que instaló en la zona de Alsa un embalse.
En el Trienio Liberal (1835) el municipio fue incorporado con todo el partido de Reinosa a la provincia de Santander y fue uno de los ayuntamientos constitucionales nacidos en dicho año. Poco después se le segrego el concejo de Santa María, como ayuntamiento independiente, aunque mediado el siglo se volvió a integrar en él. Siempre ha formado parte del partido judicial de Reinosa y desde 1982 de la Comunidad Autónoma de Cantabria.
