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Sobre el origen del nombre hay opiniones diversas. Menéndez Pidal sugirió un étimo latino vermiculus, «bermejo», diminutivo de vermis, es decir, del color del «gusano» tintóreo. Un estudio sobre Bermillo de Sayago adoptó después esa propuesta y vio apoyo en el paraje de Valdebermillos, que interpretó como «valle de los gusanillos rojizos».
Esa derivación, sin embargo, tiene serias objeciones. Fonéticamente, la evolución de -mĭ- a -mi- no se produce con vocal breve, y la variante *vermecŭlus que propone el estudio no está atestiguada. En el plano semántico, el término ya aparece fijado como color desde muy temprano, y todas las menciones medievales son claramente cromáticas, no de «gusanillo». Y desde el punto de vista ecológico, la especie que produce el quermes, Quercus coccifera, es propia de climas cálidos y ajena a la flora zamorana. Por eso la propuesta se considera dudosa y no hay una explicación aceptada.
El pueblo ocupa el centro geográfico de la comarca de Sayago y está situado entre los despoblados de El Villar y Santiago, por lo que su emplazamiento actual pudo formar parte de alguno de los dos. En la Edad Media quedó integrado en el Reino de León, y habría sido repoblado por sus monarcas en el contexto de las repoblaciones de Sayago. Los primeros documentos que mencionan Bermillo son del siglo XII.