Villamartín estuvo habitada desde la Prehistoria, como demuestra el Dolmen de Alberite, monumento megalítico situado en la finca del mismo nombre. Al retirarse definitivamente hacia el norte, los hielos de la última glaciación, los valles del Guadalquivir y del Guadalete quedan constituidos como un “Creciente Fértil”, es decir, un lugar óptimo para el temprano desarrollo de la agricultura y de la ganadería. Y es en este espacio donde surge la civilización megalítica autora del campo dolménico de Alberite, los primeros habitantes de lo que mucho más tarde sería el término municipal de Villamartín. Es ésta una sociedad tribal de economía agropecuaria, que podemos situar temporalmente en torno al año 4000 a.C.
Torrevieja también confirma una ocupación humana con base en momentos neolíticos (finales del IV milenio), con industria lítica y cerámicas a mano. La elección del monte de Torrevieja, a 196 m. de altitud, estuvo motivada por intereses que posteriormente volverían a repetirse periódicamente: emplazamiento en altura con amplio control visual; situación entre ríos al borde de la vía fluvial más importante de la región; localización en un punto central de unas vías de comunicación de origen antiquísimo y rodeado de fértiles tierras para el cultivo y la ganadería.
La primera constancia de Villamartín como núcleo urbano y con esta denominación es del año 1.284, en que el Rey D. Sancho otorgó un privilegio a Sevilla, confirmando otro de su padre Alfonso X, concediéndole una serie de lugares entre los cuales está Villamartín.
La fundación del Villamartín moderno data del 4 de febrero de 1.503, cuando el Cabildo de Sevilla decide poblar las tierras del Campo de Matrera, cediéndoselas a 118 pobladores, procedentes en su mayoría de pueblos de los alrededores. La escritura pública de Carta-Puebla la firmaron Martín Hernández de Morón, de la localidad de Bornos; Diego Sánchez Armario, de Arcos de la Frontera; Benito Sánchez, de El Coronil; Pedro Núñez de Cantillana; de Los Molares; Juan Martínez Madroñal, de Bornos; y Juan González Calvo, de Cabañas, actuando en representación de los 118 vecinos citados, cabezas de familia, de las localidades de Archite, Benaocaz, Morón, Olvera, Mairena, Arahal, Paradas, Bornos, Alcalá, El Coronil, Arcos, Los Molares y Cabañas, principalmente, junto a otros de El Endrinal (Salamanca), el Aljarafe y el Condado de Huelva.
Por medio de la citada escritura pública de Carta-Puebla, adquirieron los 118 vecinos el pleno dominio de aquellas tierras mediante el pago a Sevilla de un millón de maravedíes como tributo anual, con la obligación de labrar cada uno de ellos una casa a sus expensas para fundar el pueblo. En este acuerdo se establecía la creación de un Concejo con sus bienes y sus rentas, realizando Sevilla la elección del Concejo entre los candidatos propuestos por los vecinos de Villamartín.
Los problemas para estos pobladores comenzaron muy pronto. A la terrible crisis de comienzos de siglo se unió la peste bubónica que asoló la población en 1.507. Así las cosas, en 1.507, Sevilla, que sabía de las dificultades de aquellos vecinos para salir adelante, empezó a presionarlos y terminó por posesionarse de nuevo del Campo de Matrera, despojándolos de las tierras, que reasumió para sus propios. El 22 de marzo de 1.547, Martín Infante, en nombre del Concejo de Villamartín, demanda al Cabildo de Sevilla ante la Real Chancillería de Granada, en pro del cumplimiento del contrato de 1.503. Se inicia con ello el Pleito de Matrera.
Hasta el 18 de febrero de 1818 no se falla definitivamente a favor de Villamartín. Había durado 270 años, 10 meses y 18 días.
El siglo XVII fue especialmente tortuoso para Villamartín, que experimentó un gran retroceso, provocado no sólo por las sequías, sino también por las epidemias. A finales de siglo, en 1.694, el rey Carlos II vendió la jurisdicción del Campo de Matrera al Marqués de los Álamos del Guadalete, que en lo sucesivo montaría Ayuntamiento y percibiría ingresos derivados de la administración de justicia y la recaudación de impuestos.
En la centuria siguiente Villamartín sufrió también un duro revés, pues le fueron
segregadas las dehesas de Almajar y Prado del Rey, gracias al plan de repoblación de Olavide, que a partir de 1.768 pasaron a formar el término de Prado del Rey. Este hecho provocó muchos conflictos entre los pobladores de las dos localidades, inicio de una larga enemistad entre ambas, hoy ya superada.
Villamartín inicia la Edad Contemporánea con la traumática experiencia de la Guerra de la Independencia, que marca el inicio de una nueva etapa en la historia social de la localidad.
Otros dos hechos fundamentales marcan el inicio de la Edad Contemporánea en Villamartín: la recuperación del Campo de Matrera y el polémico reparto de tierras comunales que dividió y enfrentó al vecindario hasta bien entrado el siglo XIX.
Ya en el XX, la convulsa etapa que va desde la II República y la Guerra Civil a la
Posguerra, se saldó en Villamartín con más de un centenar de muertos y desaparecidos por el conflicto, con buena parte de la población hambrienta y con cientos de jornaleros sin trabajo, a lo que hay que añadir la extrema dureza de la represión de los vencedores sobre los vencidos.
El final de la década de los cincuenta y la década siguiente están marcadas por una fuerte emigración, tanto al extranjero (Alemania, Francia, etc.) como a otras zonas del país, especialmente Cataluña. No obstante, al final de los años sesenta, una serie de construcciones y servicios van presagiando la función de cabecera de comarca que en adelante tendría nuestra localidad, entre las que destacan el Colegio Libre Adoptado de Enseñanza Media (futuro Instituto de Bachillerato) y el Ambulatorio de Ntra. Sra. de las Montañas, que iniciaría su actividad en 1.969, pasando a ser Centro de Salud en 1.988.
Desde los años setenta y hasta la fecha han ido ubicándose en Villamartín muchos de los servicios comarcales de la Sierra de Cádiz, por lo que se ha convertido en lugar de tránsito y paso diario de un gran número de personas. Entre estos servicios podemos resaltar el Hospital concertado Virgen de las Montañas y la Mancomunidad de Municipios de la Sierra de Cádiz, cuya sede confiere a nuestra localidad el carácter de capitalidad político-administrativa de la comarca.