Il toponimo longobardo della roccaforte è attestato per la prima volta nel 1091.

Il secondo elemento del nome deriverebbe dal latino scutarius (“fabbricante di scudi”). Scutarius è anche un nome di persona romano. In ogni caso l’insediamento è molto più antico; infatti, numerosi reperti archeologici attestano presenze umane in questa zona sin dall’epoca villanoviana.

Per altri il toponimo significa invece monte dello Skuldhais (Sculdascio), dal longobardo Skuld (debito) + haitan (chiamare, esigere); Montescudaio prenderebbe quindi il nome dal funzionario governativo locale preposto alla riscossione dei tributi, alla risoluzione di dispute minori e alla organizzazione militare della zona. Poco distante un altro toponimo longobardo è Guardistallo, da Warda (guardia) + Stal (ricovero, alloggio), probabilmente sede di un distaccamento militare.

I primi documenti storici si hanno intorno all’XI secolo, epoca in cui l’abitato era costituito da un castello di proprietà della famiglia Della Gherardesca e della Badia di Santa Maria. Questi si insediarono a Montescudaio in pianta stabile e dettero origine ad un ramo autonomo della casata. I “Conti di Montescudaio” si resero protagonisti di diversi atti di ribellione contro la Repubblica di Pisa, che in epoca medievale dominava questi territori. Le rivolte furono domate, ma nel 1406, quando Pisa e tutto il contado furono venduti a Firenze, i conti si affrettarono a farsi accreditare presso la corte dei nuovi signori, riuscendo così a ottenere la nomina di vicari in Maremma. Tuttavia, gli abitanti di Montescudaio, con l’autorizzazione di Firenze, si costituirono in Comune; si dotarono di nuovi statuti e riuscirono a estromettere i conti dal castello.

Il Comune cessò di esistere il 10 maggio 1648, quando tutta l’area divenne un feudo dei marchesi Ridolfi di Firenze. Il feudo fu retrocesso alla Corona nel 1727, che il 13 settembre 1735 lo infeudò di nuovo ai Ridolfi; questi lo tennero fino al 1778 con la tenuta di Casaglia, quando i feudi furono aboliti, ma la riforma agraria del 1770 non impedì una spartizione dei terreni tra due soli proprietari.

Nel 1846 si registrarono diversi danni a causa di un violento terremoto che distrusse le case più antiche del castello. Ulteriori devastazioni si ebbero col terremoto del 1871.

Dopo l’unità d’Italia l’abitato conobbe un lento sviluppo; nel 1927 si contavano quasi tremila abitanti, ma dopo la seconda guerra mondiale si verificò un crollo demografico dovuto all’immigrazione verso i nuovi centri della costa livornese.

Nella seconda metà del Novecento si registra l’espansione dell’abitato nella frazione di Fiorino, nelle immediate vicinanze di Cecina, mentre la vicina località di Poggio Gagliardo costituisce la principale zona industriale e artigianale del comune.