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El origen del nombre de Montilla es ambiguo. De la época musulmana procede el nombre Montiya, anterior a la castellanización de la terminación árabe -iya, y de esa época data también el nombre Montulia, dado a la región. Otros autores defienden que su raíz es castellana, y aparece en la segunda mitad del siglo XIV, en el Libro de la montería del rey Alfonso XI, como Montiella, del nombre árabe Mondelia. En el siglo XVIII se atribuía el nombre a la contracción de monte y villa, y otros estudiosos trataron de derivarlo de Monte Ulía.
Con certeza, fue la Montilyana de los Anales Palatinos de Alhaken II, citada en el recorrido desde Atana a Wacita Milihah (Cabra).
Desde el Paleolítico inferior se conocen restos de ocupación humana en Montilla, igual que en toda la Campiña, como lo atestiguan los útiles sobre lasca y los bifaces encontrados. El Epipaleolítico dejó huella en el término, que es uno de los escasos puntos cordobeses donde se han documentado yacimientos de esa época, como el de Fuente de Pez.