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Villamuriel es un nombre compuesto por villa y Muriel. Villa procede del latín y designaba una granja o explotación agraria. Muriel sería posiblemente el nombre de persona Maurelli, que aparece citado en un documento de donación del año 967 guardado en la catedral de León.
Cerrato es el nombre de la comarca. La opinión más común lo hace derivar del latín cirratus, con el sentido de tierras onduladas dominadas por cerros. También se ha propuesto que venga del latín serrare, con el significado de zona cerrada, vallada o acordonada, o de cerral, con el sentido de cuesta.
El municipio se sitúa en el valle del Carrión, cerca de su desembocadura en el Pisuerga, un lugar con agua abundante, pastos y arbolado. En su entorno hay constancia de asentamientos de la Edad del Bronce, de la Edad del Hierro y de numerosos poblados prerromanos de los vacceos. Los primeros asentamientos en Villamuriel son de época romana: al sur de Calabazanos se han hallado restos de construcciones y cerámicas de entre los siglos II y IV.
En el siglo XIV, según el Libro Becerro de las Behetrías, figuraba entre las villas del obispo de Palencia.