La histórica ciudad de Dueñas se sitúa en el sur de la provincia, cercana a la desembocadura del río Carrión en el Pisuerga, junto a un alto cerro en cuya cima existió un castillo desde el que se dominaba la vega del Pisuerga. El nombre de la localidad hace referencia a las monjas que fundaron el cenobio de Santa María de Remolino a mediados del siglo IX y que eran conocidas como "Domnas".

Lugar habitado desde antiguo, como lo demuestran los restos de cerámica del Neolítico y vestigios de asentamientos de la Edad del Hierro aparecidos en su término municipal. El lugar fue llamado Eldana por los romanos, de esta época es la magnífica villa Possídica que se conserva en la clausura del monasterio de San Isidro.

Las primeras noticias que se conocen de su fortaleza corresponden al año 875 cuando Alfonso III repuebla la zona y manda restaurar el castillo, que tal vez, ya existiera cuando el territorio fue arrasado en el 854 por los musulmanes. Más tarde Almanzor, en el 984, vuelve a destruir la localidad.

En el año 1078 Alfonso VI otorga el Fuero de Dueñas. También a finales de ese siglo figura como tenente de Dueñas y todo su alfoz Rodrigo Díaz de Vivar, "El Cid Campeador". En el último cuarto del siglo XII, Alfonso VII cede la villa en arras a su mujer Leonor de Inglaterra.

La localidad se vio involucrada en las guerras de sucesión que se produjeron en los siglos XIII y XIV. En 1367, durante la guerra fratricida entre Pedro I y Enrique II de Trastámara, la villa y el castillo son tomados tras un mes de asedio por este último, quien los cede a su dama de honor Leonor Álvarez.

Obtiene en 1397 el privilegio por parte de Enrique III de no ser enajenada de la corona, que posteriormente es ratificado en varias ocasiones por Juan II quien, no obstante, en 1439 concede la villa a Pedro de Acuña, a cambio de otras localidades.

Durante la época de los Reyes Católicos, la ciudad de Dueñas está muy ligada a los monarcas, incluso antes de su coronación, ya que en 1469 sirve de alojamiento al príncipe Fernando días antes de contraer matrimonio con la princesa Isabel en Valladolid. Al año siguiente se trasladan a Dueñas, instalándose en el palacio de los Acuñas, donde nace su primera hija. En 1475, ya durante su reinado, otorgan el título de conde de Buendía a Pedro de Acuña, en agradecimiento a los servicios prestados.

Un año después se reúnen aquí las Cortes Castellanas, en las que se acuerda la fundación de la Santa Hermandad de Castilla, encargada de la defensa de caminos y poblaciones. También es el lugar donde se volvería a casar el rey Fernando después de enviudar.

En la Guerra de las Comunidades, la población se levanta contra los Condes, tomando el palacio, la fortaleza y el puente. Desde esta ciudad el Obispo de Zamora, Antonio de Acuña, pariente de los señores de Dueñas, prepara una gran ofensiva en enero de 1521 que le lleva a saquear las villas de Magaz de Pisuerga, Tariego y Fuentes de Valdepero, a la vez que obliga a varios pueblos del Cerrato a que aporten materiales, dineros y hombres con el fin de reforzar la villa de Dueñas.

Tras la derrota comunera de Villalar, los condes de Buendía reprimen duramente a la población a pesar de la solicitud de clemencia por parte de los vecinos. Perdonada por el Emperador su participación en el alzamiento, los delitos son considerados cometidos contra particulares.

Debido a la peste que asola Valladolid en el verano de 1527, el Emperador se traslada a Palencia y la corte se reparte por varias localidades, entre ellas Dueñas, donde se aposentan parte de los ministros. Lo mismo sucede con la peste de 1534 en que se establecen en Dueñas el Consejo Real, el de Indias y el del Santo Oficio.

El Censo de población de las provincias y partidos de la corona de Castilla en el siglo XVI indica la existencia en la localidad de 881 vecinos pecheros.

En el siglo XVII pasa el señorío a los condes de Padilla por matrimonio de María de Acuña con el Adelantado de Castilla Juan de Padilla, y posteriormente a los duques de Medinaceli. En 1786 se firma el acta final del pleito presentado por los vecinos cuestionando la existencia del señorío, que finalmente les es favorable.

Durante la Guerra de la Independencia de 1808, dada la importante situación estratégica de Dueñas en el Camino Real de Madrid a Irún, sufrió la ocupación del ejército francés que establece su cuartel general en el vecino Monasterio de San Isidro, de donde son expulsados los monjes. El propio José Bonaparte residió algún tiempo en esta villa.

En 1829 alcanza la construcción del Canal de Castilla el término de Dueñas, lo que supuso el empleo de las piedras del puente fortificado, ahora en desuso por haberse desviado el cauce del río Pisuerga, en la construcción de la caja del canal. También se utilizaron piedras del castillo y de la muralla.

A mediados del siglo XIX Pascual Madoz indicaba que la población contaba únicamente con 550 casas, de las más de 1.000 que había tenido, con 429 vecinos, que equivalían a 2.232 almas, aunque a finales de 1877, la población de derecho ascendía a 3.777 vecinos, 1.880 hombre y 1.897 mujeres.