La villa de Castrillo de Onielo, antes llamada Castrillo de la Peña, se ubica sobre un ligero cerro entre las localidades de Vertavillo, Valle de Cerrato, Baltanás y Villaconancio. Situada en la comarca del Cerrato palentino, treinta kilómetros la separan de la capital. El gentilicio de su centenar de habitantes es castrilleros. El nombre de Castrillo viene del latín castrum, castillo, plaza fuerte o ciudadela. En cuando al apellido de Onielo, desconocemos su origen o significado, pero algunos cronistas dicen que su actual denominación significa castillo de la señora Eylo.

La puebla que se asentaba en el solar que hoy ocupa Castrillo de Onielo posiblemente fuera llamada castrum por los romanos, puesto que se cree que contó con castillo y fuerte muralla periférica en las épocas celtibérica y romana, a juzgar por la monumentalidad del arco de la puerta de entrada a la villa y el emblema de la misma, así como por los restos hallados. Fue reconquistada por las huestes del rey de Asturias Alfonso III el Magno a finales del siglo IX y fue repoblada con gentes cristianas del norte. Tras la reconstrucción de las edificaciones defensivas, formó parte de una serie de fortificaciones que se levantaron a lo largo de los ríos Esgueva y Arlanza, en las actuales provincias de Burgos, Valladolid y Palencia.

Una de las primeras personalidades feudales que ostentaron el señorío de esta villa fue doña Eylo Alfónsez, primera esposa de Pedro Ansúrez, conde de Liébana, de Carrión, de Saldaña y señor de Valladolid, ciudad fundada por él en el año 1072 sobre el solar de núcleos poblacionales anteriores.

En 1041, el matrimonio formado por Gundisalbo Belasquoz y  Gotina vendieron a Gelbira un solar y otras heredades que poseían en la hoy villa de Castrillo de Onielo por la cantidad de veinte sólidos de plata. En 1233, Castrillo de Onielo era lugar de behetría y señorío natural de un buen número de personajes distinguidos de la época.

A mediados del siglo XIV, la villa de Castrillo de Onielo pertenecía al arciprestazgo de Baltanás, arcedianato de Cerrato y diócesis de Palencia, en lo eclesiástico, y a la merindad de Cerrato en lo civil. Durante la segunda mitad del siglo XV, existía una judería en la localidad que desapareció en 1493, tras el decreto de conversión o expulsión de 1492, aunque todavía se conserva simbología hebrea en la portada en una casa particular. En 1475, al Concejo municipal de Castrillo de Onielo le correspondió pagar 22.651 maravedíes de los 835.223 que tenía que abonar la Merindad de Cerrato como contribución a la corona. A finales del siglo XV, la villa era señorío de Lope Vázquez de Acuña, segundo conde de Buendía.

Durante la guerra de las Comunidades de Castilla, los vecinos de Castrillo fueron obligados por el obispo Antonio de Acuña, jefe comunero al frente de sus mesnadas, a entregar bienes, armas, enseres de guerra, dinero y peones de obra para reforzar las fortificaciones de Dueñas.

En Castrillo de Onielo nació don Francisco Martínez de Castrillo el año 1520, médico odontólogo del rey Felipe II y su primogénito, el príncipe Carlos. En 1557 publicó en Valladolid su obra Coloquio breve y compendioso sobre la materia de la dentadura y maravillosa obra de la boca.

Servicios a la corona.

En 1528, los 118 vecinos pecheros residentes en Castrillo pagaban 13.600 maravedís en concepto de servicios a la corona. En el siglo XVIII, Castrillo figuraba como villa de realengo, no obstante, pagaba al monasterio de San Juan, situado a las afueras de Burgos, 36 reales y 12 maravedís en concepto de martiniega. 

A mediados del siglo XIX, el Diccionario geográfico-estadístico-historico de España y sus posesiones de ultramar de Pascual Madoz decía de Castrillo de Onielo: «villa con ayuntamiento en la provincia y diócesis de Palencia, partido judicial de Baltanás, audiencia territorial y capitanía general de Valladolid. Cuenta 110 casas con dos pisos de once a doce varas de altura y de mala distribución interior por ser muy antiguas en las que moran 102 vecinos que suman 531 almas; una escuela de primeras letras con la dotación de 1.750 reales, a la que concurren 23 alumnos; una casa consistorial; dos plazas pequeñas, cuadradas y llanas; las calles aunque sin empedrar, son cómodas, limpias y rectas; un pósito; una iglesia parroquial dedicada a Nuestra Señora de la Paz servida por tres beneficiados; dos ermitas extramuros: Nuestra Señora de Villabustos y Nuestra Señora del Cortijo; un cementerio a 400metros; cuatro fuentes de buenas y abundantes aguas fuera de la población; un pozo para abrevadero de los ganados, un lavadero cuadrado bien construido y dos molinos harineros en estado regular».

Los habitantes de Castrillo fundamentalmente se dedican a la actividad agropecuaria. Cultivan trigo, cebada y avena; el ganado es lanar y además practican la caza de liebres, conejos y perdices, y la pesca de cangrejos y peces. 

Otra actividad es el cultivo de la vid y la elaboración de vino, pues en el término municipal de Castrillo de Onielo, hay un registro de 86 bodegas; el mayor número de ellas ubicadas en las estribaciones del alcor asiento de la villa; otras en el interior de las viviendas de las que no hay registros fiables.

De la muralla que rodeaba la villa desde la época de los celtíberos aún se conservan algunos restos y parte de sus accesos, como la puerta del Arco, así como parte de otra puerta al extremo opuesto del casco urbano. En línea con este tramo de muralla se eleva una de las dos torres que posiblemente correspondían al antiguo castillo, demolido en 1515 por mandato real. Eran propiedad de Teresa Sarmiento, que las aportó, entre otros bienes, como dote para su matrimonio con Pedro de Acuña y Herrera, primer señor de Villaviudas. Tras su muerte, ninguno de sus tres hijos quiso quedarse con ellas, por estar en muy mal estado, a pesar de disponer de artillería, pólvora y ballestas, como armas defensivas.