Le più antiche presenze umane nella valle, ricavate da alcune tracce rinvenute presso le grotte di Ponte Maggio, risalgono all’età del bronzo. Successive presenze, rinvenute in tombe liguri presso Montefegatesi, sono databili all’VIII secolo a.C. Il territorio era abitato da popolazioni autoctone che si sono in seguito fuse con gli Etruschi (nel fondovalle) e con i liguri (nelle parti montane).

Benché la presenza romana abbia lasciato pochi manufatti, è databile fin dal III secolo a.C. e in modo più stabile nel II secolo a.C., quando Lucca diventa un’importante colonia romana. La presenza dei coloni romani è riscontrabile anche nella toponomastica dei luoghi: Brandeglio, Villa Terenziana, Vico Pancellorum, Lugliano, Palleggio, Vetteglia, Casabasciana, Benabbio, Ponte a Diana, Corsena (con la lapide del Centurione), ecc.

Presso le terme, la leggenda narra dell’esistenza del culto di divinità celtiche protettrici delle acque, mentre la presenza in valle del culto di Diana è testimoniata dal suo tempio, sopra il quale venne edificata la chiesa di San Cassiano di Controni.

Dopo la caduta dell’Impero Romano anche la valle subì le invasioni barbariche, che causarono inenarrabili sofferenze per le popolazioni. Il dominio dei Longobardi fin dal 570 e la successiva unione della popolazione romana con i germani portò alla ripopolazione di luoghi montani ritenuti più salubri e difendibili.

Con la conversione al cristianesimo nel 603 si avranno le divisioni ecclesiastiche del territorio tuttora vigenti (pieve dei Monti di Villa “Villa Terenziana”, pieve di Controni, pieve di Vico Pancellorum, pieve di Casabasciana).

La divisione in domini di potenti consorterie di origine longobarda dominerà fino all’avvento dei Franchi e la divisione in feudi resterà inalterata fino alla penetrazione del Comune di Lucca nella valle.

I Suffredinghi dominarono Fornoli e Lugliano, i Porcareschi governarono i Monti di Villa, Montefegatesi e Corsena fino a Lucchio, mentre la Controneria (cioè “luogo di contro”) fu amministrata dai Palleschi, un ramo dei Porcareschi. Infine i Lupari dominarono da Benabbio a Brandeglio, Casabasciana, Crasciana, Casoli, Cocciglia, Limano, e Vico Pancellorum.

Tracce documentarie, che risalgono dal VII fino al X secolo, concernenti tali località, sono presenti presso gli archivi sia di Stato che arcivescovili di Lucca.

La penetrazione di Lucca nella valle era praticamente totale già dal 1215. Nello Statuto del Comune di Lucca del 1308 troviamo infatti tutta la valle riunita in una vicaria denominata Val di Lima, che seguirà le vicende non sempre pacifiche dello stato di Lucca fino al 1847.

Negli anni della seconda guerra mondiale, tra il 1941 e il 1943, Bagni di Lucca era stato luogo di internamento civile per un gruppo di una trentina di profughi ebrei (tra cui diverse famiglie con bambini). Nonostante le difficili condizioni di vita, la piccola comunità si era ben integrata nel paese, accolta in abitazioni private. Tutto questo cambiò l’8 settembre 1943 con l’occupazione tedesca e la Repubblica Sociale Italiana. Nel dicembre 1943 nell’edificio dell’ex Grande Albergo “Le Terme”, in località Bagni Caldi, fu stabilito un campo di concentramento provinciale per gli ebrei come premessa alla loro deportazione. Vi furono rinchiusi 57 ebrei provenienti da Castelnuovo Garfagnana. Degli ebrei internati a Bagni di Lucca 8 furono arrestati, 2 scelsero il suicidio, gli altri erano riusciti in qualche modo a darsi alla fuga. Ai detenuti si aggiunsero anche una trentina di ebrei italiani arrestati nella zona. Un disperato tentativo dei partigiani di liberare il campo fallì perché prima che lo si potesse mettere in atto i detenuti furono trasferiti il 25 gennaio 1944 alle carceri di Firenze e di lì a Milano e quindi il 6 febbraio 1944 ad Auschwitz dove quasi tutti trovarono la morte.