Dispone de algunos asentamientos romanos según las monedas y otros restos hallados en el cerro de San Pelayo, donde hubo una ermita; también en el pago “Los Cenizales” se localizaron hace tiempo algunos restos arqueológicos que atestiguan el asentamiento humano en la zona. Castromocho, tiene un significado de castro o castillo derruido o desmochado. 

Fue, después de la expulsión de los árabes de los reinos de Castilla y León y la posterior repoblación del siglo X bajo la protección de los reyes de León, cuando Castromocho se formó definitivamente alcanzado su apogeo. 
Gozó esta villa de importante historia en el siglo XIV, y a partir del siglo siguiente los habitantes de Castromocho vivieron bajo un régimen señorial o como behetría solariega que los propios vecinos concedieron al Conde de Benavente. 

Mantiene la villa dos iglesias: la de San Esteban del siglo XVI, aunque rehabilitada recientemente, con dos portadas renacentistas, al igual que el artesonado de su sacristía, más un cofre repujado del siglo XVII en el que se reproduce el martirio de San Esteban. La otra iglesia, dedicada a Santa María, sobresale por su bella torre de cinco cuerpos escalonados, rematando un chapitel con tejas vidriadas y hace poco restaurada. Se levantó Santa María en el siglo XVI con bella portada plateresca, cubierta con un artesonado mudéjar estrellado. 

Guarda Santa María una interesante escultura de Nuestra Señora de los Ángeles, más conocida como la “Reina de los Ángeles” patrona de Castromocho, obra atribuida a la escultora barroca Lucía Ignacia Roldán, más conocida como “La Roldana” 

Esa misma imaginera es también la autora de la Virgen Peregrina de Sahagún de Campos. El hospital de Castromocho, dedicado a San Juan Bautista, se fundó en la villa a finales del siglo XV bajo la dependencia de hospital de San Antolín de la ciudad de Palencia.