Le origini di S.Agata non hanno una data e neppure un periodo preciso cui assegnarle, come tante altre località di origini antichissime. Probabilmente le prime frequentazioni risalgono al periodo preistorico, viste le numerose testimonianze archeologiche rinvenute nei dintorni.
Certamente le origini del paese sono legate alla sua particolare posizione topografica, allo sbocco della viabilità naturale che attraversa l'Appennino sulla direttrice tra la valle dell'Arno e la Padania.
Le prime tracce sicure comunque risalgono al periodo etrusco come alcune stele risalenti al VI-V secolo a.C. che testimoniano un'organizzazione sociale dominata da un ceto aristocratico di proprietari e costituita in gran parte da una popolazione di semischiavi.
Anche il periodo romano ha restituito molte testimonianze, sia di insediamenti rurali, sia di attività manifatturiere come le cinque fornaci per laterizi e vasellame rinvenute in zona.
Tutti i reperti sono visibili nella esposizione museale.
Ma è al V secolo che risale la primitiva chiesa del paese, segno di una comunità ormai aggregata in villaggio vero e proprio.
Intorno ai secoli XI-XII, si registra un incremento demografico e una ripresa delle attività economiche talmente significative da richiedere la costruzione di una chiesa molto più grande e architettonicamente più importante della precedete, quale appunto l'attuale Pieve che nella seconda metà del 1100 risulta già terminata.
In questo momento S.Agata è ormai un nucleo urbano già strutturato, addensato attorno alla chiesa e lungo le vie che l'attraversano.
A controllo della viabilità diretta a Bologna, dopo il Mille sorgono due castelli a breve distanza dal paese, verso nord:
Con la fondazione di Scarperia in seguito all'abbattimento di Montaccianico e l'apertura della nuova transappenninica attraverso il Passo del Giogo, S.Agata perde la sua importanza strategica di luogo di transito e rimane per secoli un piccolo villaggio rurale sovrastato e protetto dalla sua monumentale Pieve.
L'attuale centro storico, con qualche aggiunta e con i rifacimenti seguiti ai frequenti terremoti (particolarmente catastrofico quello del 1542 che fece crollare il campanile sulla chiesa e distrusse molte abitazioni) è sostanzialmente quello formatosi nel medioevo.
Per questo motivo il paese conserva ancora il fascino e le suggestioni di epoche lontane, con i vicoli, le piazzette e le vie tortuose che si snodano attorno alla Pieve.