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El nombre de Baltanás es una evolución natural y popular del valle en el que se ubica el municipio, llamado antiguamente Valle de Atanasio. En documentos del monasterio de San Isidro de Dueñas aparece como Valle Tanasio, Valle Athanasii y Valle Thanasii. En 1135, en tiempos de Alfonso VII, se habla del «Valle de Valtanás», y en 1145 pierde el primer elemento y queda como Valtanás. Con el paso del tiempo la V inicial se sustituyó por una B y resultó el nombre actual.
Baltanás fue cabeza de alfoz en la Edad Media y después cabeza de la Merindad de Cerrato, con posterioridad a Palenzuela. También fue cabeza del partido judicial de Baltanás y hoy es la capital de la comarca de El Cerrato. Buena parte de su casco urbano está en la falda del cotarro de El Castillo.
Sus orígenes se remontan a la llegada de las legiones romanas a la Meseta Norte, cuando existió un castro vacceo en el cotarro de El Castillo. Durante el Imperio romano creció la población en el término, a juzgar por los hallazgos arqueológicos.