El término municipal coincide estrictamente con la suma de los cinco concejos que formaban el antiguo valle de Rionansa, uno de los de la Merindad de las Asturias de Santillana. Aquí se han encontrado importantes yacimientos prehistóricos, algunos en cuevas con arte rupestre, como la de Chufín y la de Micolón. El valle es atravesado por el río Nansa, conocido y citado por los geógrafos griegos y romanos. De las iglesias y pueblos de este municipio comienzan a menudear noticias desde el siglo Xll en el cartulario de la abadía de Santillana. Durante la siguiente centuria se perciben algunas tensiones señorializadoras, que culminaron a mediados del XV, en que el valle quedó incorporado al señorío de los Condes de Castañeda y Marqueses de Aguilar. En 1822 se constituyó en Ayuntamiento y cabeza de partido judicial bajo el nombre de Puentenansa, pero en 1835 pasó al de San Vicente de la Barquera bajo su actual denominación. La capitalidad la ostenta Puentenansa, mientras que el municipio toma el nombre del río Nansa que le surca, situándose en el centro del curso de dicho río y por tanto en el centro de la comarca Saja-Nansa. En Puentenansa confluyen las carreteras de acceso a Polaciones, La Hermida, Pesués y la salida hacia el Valle del Saja a través de la Collada de Carmona.