Il paese ha origine probabilmente già nel neolitico, ma il suo nome in quell'epoca e nelle successive è sconosciuto. Nel periodo etrusco il borgo crebbe fiorente influenzato dalla città di Veio. Durante il dominio romano, quei territori divennero prefettura col nome di "Statonia". La parola "Pitigliano" apparve per la prima volta in un documento di papa Nicola II datato 1061 agli ecclesiastici di Sovana, città vicina che ha detenuto il potere nella zona fino alla conquista da parte della Repubblica di Siena (Contea di Sovana), e pare derivi dalla famiglia romana "gens Petilia". Anche se la leggenda conduce invece alla fusione di due nomi romani: Petilio e Celiano. Dopo l'anno mille Pitigliano è un borgo fortificato appartenente alla famiglia degli Aldobrandeschi. Nel 1274 è una delle maggiori fortezze che si scontrano con le truppe orvietane. Il possesso della Contea di Sovana passò dagli Aldobrandeschi alla famiglia Orsini per via matrimoniale. Questi ultimi combatterono prima contro il Comune di Orvieto, poi con Siena. Dopo la conquista di Sovana da parte dei senesi nel 1410, la capitale della Contea fu spostata proprio a Pitigliano. Nel 1466 va al potere Niccolò III, capitano di ventura al servizio dei più grandi Stati Italiani: la città vive una fase di splendore grazie alle opere di artisti e/o architetti del calibro di Baldassarre Peruzzi e Antonio da Sangallo. Agli inizi del '600, Ferdinando I granduca di Toscana, acquista i possedimenti degli Orsini e verso metà secolo difenderà la città da un tentativo d'invasione da parte delle truppe papali. Da allora Pitigliano ha sviluppato una forte presenza ebrea, tanto da essere soprannominata "la Piccola Gerusalemme".