La población de Villamuriel de Cerrato está ubicada entre el río Carrión y el ramal sur del Canal de Castilla, que aquí se convierte en urbano con el conjunto hidráulico que forman la esclusa 33, las viviendas anejas y la antigua fábrica de harinas en su recorrido. 

Se ubica a siete kilómetros de la capital, en un paraje en el que se asentaron otros pueblos y culturas de muy remoto pasado, como los vacceos y los romanos desde los siglos II al IV después de Cristo, según revelan los restos arqueológicos hallados. El gentilicio no es villamurielense. En la actualidad, el Ayuntamiento de Villamuriel de Cerrato incluye también los barrios de Calabazanos, Ciudad Jardín Virgen del Milagro y Los Olmillos.

Toda esta comarca fue reconquistada del poder agareno durante el reinado de Alfonso III de Asturias, luego conocido como el Magno, cuyo reinado duró desde el año 866 al 910. Durante tan dilatado periodo al frente de la corona, consolidó la reconquista del todo el norte de río Duero, línea que quedó como frontera sur de su reino, y repobló todas las poblaciones reconquistadas con cristianos del norte y multitud de mozárabes que regresaron a los territorios de su origen familiar. Las tierras de Villamuriel fueron repobladas como un lugar dentro del Alfoz de Dueñas. Existe la creencia de que a principios de siglo XII todo este territorio estuvo bajo el dominio de la Orden del Temple. 

El 29 de mayo de 1141, el rey de León Alfonso VII el Emperador entregó la villa al obispado de Palencia, en ese momento regentado por el obispo Pedro II, convirtiéndose así Villamuriel en señorío episcopal, desgajándola del alfoz de Dueñas, aunque siguió manteniendo una comunidad de pastos con esta localidad. Desde entonces, la villa quedó ligada a los prelados palentinos. 

En 1162, el entonces obispo palentino, Raimundo II, concedió a la villa «carta de buenos fueros», en la que se establecía que cada vecino pechase una serna al mes, la mitad de las caloñas y una infurción anual por valor de un sueldo. 

A finales del siglo XII, el entonces obispo titular de la diócesis palentina, Arderico, proyectó e inició la construcción de la actual iglesia de Santa María la Mayor, que luego continuaría el obispo Tello Téllez de Meneses en el siglo XIII. Se le se añadió un palacio-fortaleza que sirvió como lugar de descanso y refugio para los prelados palentinos, dándose la particularidad de que todos los nominados para obispos de Palencia deberían pasar al menos una noche por el palacio de Villamuriel antes de tomar posesión de su cargo en la capital, y salir desde aquí a lomos de una mula blanca para ser recibidos por las autoridades palentinas en el portazgo de la ciudad. En este palacio-fortaleza se alojó en 1308 la reina María de Molina. 

A mediados del siglo XV, se reconstruyeron y remozaron la iglesia y el palacio añadiendo la torre- Esta obra es atribuida a Pedro de Castilla y Salazar, conocido como el Viejo, nieto de Pedro I el Cruel.
El 14 de septiembre de 1520, durante la revuelta comunera castellana, vecinos de Palencia opuestos al señorío episcopal que entonces ostentaba Pedro Ruiz de la Mota, asaltaron la localidad de Villamuriel y saquearon e incendiaron el palacio episcopal quemándolo por completo, derribaron parte de la torre y talaron el cercano soto de Santillana. 

En 1524, el nuevo titular de la diócesis, Antonio de Rojas, consiguió del municipio de Palencia la cantidad de 925.000 maravedís en concepto de indemnización por los daños causados durante la revuelta. Con este dinero se reedificó el palacio y la torre. A cambio los comuneros palentinos obtuvieron el perdón episcopal. En 1802, el obispado palentino cedió el palacio a la parroquia de San Sebastián. Años después, con la Desamortización de Mendizábal de 1836, el edificio palaciego fue deteriorándose poco a poco hasta llegar a la situación actual, desaparecido.

Durante la Guerra de Independencia, tuvo lugar en Villamuriel la conocida como batalla de Villamuriel el día 25 de octubre de 1812 entre las tropas inglesas del duque de Wellington, que teóricamente representaban los intereses del pueblo español, y el ejército francés. Como consecuencia de esta batalla, la iglesia sufrió severos daños, especialmente en la escalera del atrio, y al igual que el puente sobre el río Carrión. Además, tras el estallido del conflicto, las obras del ramal sur del Canal de Castilla a su paso por Villamuriel quedaron paralizadas, y a su reanudación la esclusa 33, situada en el Casco Viejo y las 34, 35 y 36, situadas en el Soto Albúrez, pasaron de ser ovaladas a rectangulares. 

En octubre de 1978, se instaló en Villamuriel la factoría automovilística Renault, lo que supuso el mayor cambio estructural y demográfico de la historia del municipio, pasando de unos 1.300 habitantes dedicados a la actividad agropecuaria a una población de más de 4.000 habitantes 10 años después, y 6.500 en 2021. Este cambio en la actividad económica, laboral y social de la villa supuso la aparición de nuevos núcleos de población, los barrios de Ciudad Jardín Virgen del Milagro y los Olmillos, así como de Calabazanos que ha experimentado un cambio muy similar a Villamuriel en cuanto al aumento de población. 

En el censo de 1842, Villamuriel tenía una población de 562 habitantes, que habitaban las 62 viviendas que formaba su caserío.

Lugares de interés.

Sobresalen la iglesia de Santa María la Mayor, de estilo románico cisterciense, que cuenta con una enorme torre adosada al templo que tuvo carácter defensivo, aunque hoy sólo sirve de campanario. Fue declarada Monumento Histórico Artístico Nacional en 1931. Además, el puente sobre el río Carrión de once ojos del se tienen referencias desde el siglo XIV; la esclusa número 33 del Canal de Castilla, y en el pago de Soto Albúrez, el conjunto formado por las esclusas 34, 35 y 36, con la peculiaridad de ser la primera ovalada y rectangular las otras dos.