Bagnoregio est anciennement connu sous le nom deBagnorea. Letoponyme dérive probablement deBalneum Regis, en référence à la présence d'eaux thermales aux propriétés thérapeutiques reconnues. Ce nom est utilisé au moins depuis l'époque lombarde. Selon une légende, en effet,Didier de Lombardie (✝ 774) aurait été guéri d'une grave maladie grâce aux eaux thermales qui sourdaient près de Bagnoregio.
Quelques artefacts de l'époque préhistorique s'ajoutent aux nombreuses traces du passage de la civilisationétrusque (particulièrement la falaise du vieux Saint François) dans la zone deCivita di Bagnoregio. Bagnoregio se trouvait en effet dans le territoire deVelzna (Orvieto). Conquise par lesRomains en265 av. J.-C., peu avant la destruction deVelzna en264 av. J.-C., la ville vit sa population croître en raison de l'exode desÉtrusques vers un nouveau centre urbain,Bolsena, situé non loin de Bagnoregio. La proximité de la ville avec leTibre et laVia Flaminia en fit un important hameau pour le commerce.
À la suite de lachute de l'Empire Romain, Bagnoregio fut dominée par lesWisigoths, lesOstrogoths, lesByzantins, lesLombards et lesFrancs (Charlemagne) : ces derniers la remirent entre les mains des États papaux. L'Église soumit la population bagnorese à la seigneurie des contesMonaldeschi dellaCervara, qui se révélèrent cruels et qui poussèrent la population à la révolte. Cette rébellion populaire aboutit par un changement de statut pour Bagnoregio, qui devint une commune libre vers1160.
Les Monaldeschi tentent de reconquérir Bagnoregio avec la construction, débutée en1318, duChâteau de la Cervara, détruit en1457 par la population, encore une fois en révolte. Après un échec similaire des contes Baglioni du Castel di Piero, Bagnoregio choisit un gouverneur pontifical même si elle devait pour cela renoncer à quelques-unes de ses libertés civilies. La ville resta ainsi directement dépendante desÉtats pontificaux, qui eux trouvent leur compte dans ce partenariat grâce aux nombreuses constructions religieuses rappelant la vie deSaint Bonaventure. En1870, enfin, Bagnoregio entre dans l'Italie unie.
Bagnoregio a été témoin de plusieurs épisodes reliés à la Campagne de l'Agro Romano pour la libération de Rome du pouvoir temporel dePie IX en1867. Un groupe de partisans deGaribaldi, menés par Giacomo Galliano et Girolamo Corsieri de Castiglione in Teverina, réussit à avancer jusqu'àRonciglione, à l'intérieur du territoire desÉtats pontificaux. De là, après une escarmouche avec les forces papales, les Chemises rouges se retirèrent pour se joindre à l'autre groupe de volontaires à Bagnoregio; pendant ce temps, d'autres troupes deGaribaldi occupaientAcquapendente,Farnese etIschia. Dans la hauteprovince de Viterbe, à San Lorenzo et Valentano, plusieurs batailles s'étaient menées au cours des jours précédents. Elles culminèrent avec celle de Bagnoregio du. La bataille se conclut par la victoire des troupes papales et les Chemises rouges se virent contraints d'abandonner Bagnoregio.
En1922, un décret royal change le nom vernaculaireBagnorea pour le plus ancienBagnoregio. En1695, untremblement de terre toucheCivita, qui jusqu'alors était la Bagnoregio à proprement parler, et la sépare des deux autres hameaux de la ville, Mercato et Rota: cette dernière connaîtra depuis lors une forte croissance, puisque les habitants deCivita y déménagent progressivement, et deviendra l'actuelle Bagnoregio.
Lacathédrale San Nicola de Bagnoregio est le principal monument touristique de la commune, accompagnée de trois plus petites églises : Chiesa di San Bonaventura, Chiesa di Sant'Agostino et Chiesa di San Donato.