Si hanno notizie del centro dal 714 quando era certamente possedimento degli Aldobrandeschi e aveva il nome di Petra.
Nel 1252 divenne libero comune, ma la sua indipendenza durò al massimo un secolo. Nel 1274 venne incluso nella contea di Santa Fiora con la spartizione dei possedimenti della famiglia Aldobrandeschi. Nel XIV secolo era già possedimento di Siena, che successivamente la concesse a famiglie potenti in cambio di favori di natura finanziaria, come i Piccolomini prima e i Salimbeni successivamente, che usarono Castiglione d’Orcia proprio come una delle basi per la loro rivolta contro i senesi.
Successivamente Castiglione passò in mano ai fiorentini, che nel 1605 la affidarono ai nobili bolognesi della famiglia Riario.
