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Las menciones más antiguas son del siglo XI, Aoiz (1042) y Ahoiz, y en la Edad Media aparecieron Aoitz, Aoytz, Aoyc, Aoyz y Haoiç, hasta imponerse Aoiz. Se incluye entre los topónimos vasco-navarros en -iz, que según Julio Caro Baroja derivan del nombre del propietario originario de la finca unido a un genitivo latino. Alfonso Irigoyen propuso el nombre de persona Aio, ya usado en la Hispania romana, citando una inscripción de San Vicente de Alcántara donde se lee Aionis, genitivo de Aio; de Aionis se llegaría a Aoiz perdiendo la n intervocálica, convirtiendo la s final en z y cayendo la primera i. La Real Academia de la Lengua Vasca oficializó la forma Agoitz, de origen relativamente moderno.
Los vestigios prehistóricos denotan un antiguo poblamiento, pero la ubicación y el término de Aoiz parecen datar de la época de la romanización, y el núcleo surgió entre los siglos I y IV. En el año 924 parte del poblado fue destruido por el califa Abderramán III. Hay constancia documental de la villa desde el siglo XI, cuando estaba a cargo del conde de Erro.