Desde el punto de vista toponímico y según las investigaciones del estudioso Roberto Gordaliza, el nombre de Herrera deriva del latín ferraria (herrería) . Respecto a su apellido, de Pisuerga, está claro que alude al río y algunos autores lo relacionan con el otro nombre que tuvo la ciudad: Pisoraca (si bien este nombre latino, tal y como apuntan los entendidos 'se aplicó sólo a una ciudad de la vía romana en la época antigua. Sólo en el medievo se aplicó al río', comenta Gordaliza). El caso es que siguiendo distintas derivaciones, incluyendo las griegas y las de origen ibérico, se ha llegado a la conclusión de que Herrera de Pisuerga significa lo siguiente: 'La Ciudad de la Herrería al lado del río de las dos ciénagas (Pisuerga)'

Las excavaciones arqueológicas han puesto de manifiesto que la existencia de vida humana en el término de Herrera de Pisuerga se remonta a los tiempos prehistóricos. En efecto, los restos arqueológicos más antiguos hallados en el yacimiento de Herrera son materiales de piedra atribuibles al paleolítico.

El mayor número de materiales está proporcionando el yacimiento romano. La permanencia durante unos 60 años (del 20 a. C. al 40 d. C., aproximadamente, hasta su traslado a Alemania.) en el solar de Herrera de la Legio IIII Macedónica (encargada de doblegar a cántabros y astures), supone la presencia de unas 10.000 personas. El asentamiento tendrá el nombre de Pisoraca y en él se levantarán edificios propios de un campamento militar: viviendas confortables para los mandos, recintos para la tropa, locales comerciales y centros industriales (alfares, núcleos de fabricación de útiles de hueso...), cuadras y galpones para el ganado, etc.

De entre los materiales aportados por el yacimiento es importante la cerámica, dentro de la cual destaca por la calidad de la materia prima empleada y por la riqueza de la ornamentación la variedad denominada "Terra Sigillata". En la "Sigillata" de Herrera destacan las piezas fabricadas por un alfarero militar que trabajaba en Pisoraca: Terencio; en este tipo de cerámica hay vasos decorados y lisos, skyphos, jarras y copas creados en las variedades de itálica, gálica e hispánica.
Mención aparte merece la "Tessera hospitalis" que es una lámina de bronce recortada en forma de jabalí con una longitud máxima de 125 mm. y una altura máxima de 65 mm. El grosor medio es de 1 mm. y su peso de 75 gramos. Presenta dos pequeños orificios que podrían servir para fijar o colgar la pieza. Lleva dos inscripciones en latín, una en el anverso y otra en el reverso, en las que se establece un pacto de hospitalidad entre la ciudad de los Maggavienses y un particular, Amparamus, a quien se otorga la ciudadanía honoraria. La relación establecida supone el préstamo de unos servicios mutuos entre un hombre de un estamento superior y unos plebeyos.

Por lo que se refiere a la etapa visigoda, a principios de este siglo se excavó una casa, la basílica y la necrópolis. En total se exhumaron 52 tumbas en las que destacan los ricos ornamentos con que se enterraba a las mujeres, entre los que podemos mencionar fíbulas de bronce y hebillas rectangulares que sujetaban la túnica, así como objetos propios del ajuar femenino como collares, pendientes, brazaletes y sortijas.

Durante la Edad Media la villa de Herrera se conforma como un típico "burgo" medieval. El casco urbano está cercado por una muralla que se abre al exterior con cuatro puertas: de Prado, de Aguilar, de Santa María y Puerta Nueva. La vida religiosa gira en torno a dos iglesias: la de Nuestra Señora de Burejo y la dedicada a Santa Ana. La vida económica de la población se desarrolla a través de la agricultura y de las actividades artesanales; dos ferias anuales jalonan la actividad mercantil: la de San Zenón al comienzo del verano y la de Todos los Santos al principio del invierno. Una aljama de moderadas dimensiones completa el entramado social.

En 1130 Alfonso VII apresa al conde Pedro de Lara debido a sus intrigas y a los problemas que causaba en el reino, logrando en 1131 la rendición del castillo de Herrera de Pisuerga en poder de los seguidores del conde.

En 1330 Alfonso XI compra la villa, el castillo y aldeas por 180.000 maravedís, y otorga varios privilegios con el fin de favorecer la repoblación y reconstrucción de la localidad y sus aldeas, arrasadas tras los ataques y saqueos llevados a cabo por Fernán Ruiz de Castañeda

Tras depender de diversos señores, la villa de Herrera, por real concesión de Juan I de Castilla pasa a ser señorío de la familia Fernández de Velasco desde 1379; a partir de entonces y hasta el siglo XIX los sucesivos duques de Frías serán los señores de Herrera de Pisuerga. Debido al influjo de esta familia se funda un convento franciscano a finales del siglo XV.
En la Edad Moderna son dignas de mención las dos estancias de Carlos V en Herrera, una el 28 de Octubre de 1517 y otra el 31 de Julio de 1522.

En 1522 el Conde de Haro redacta las ordenanzas de la villa entre las que se impide la creación de muladares en el interior de sus muros. Igualmente, se prohibe que las casas adosadas a la muralla que rodea la villa puedan abrir ventanas al exterior, y que se arrojen basuras y escombros a la cava.
Esta cerca contó con cuatro puertas: de Aguilar, de Santa María, de Prado y Homenaje o Nueva, conservándose únicamente esta última, situada al Norte de la Plaza Mayor. Se trata de una magnífica construcción de mediados del XVI, recientemente restaurada. Exhibe al exterior el escudo de la familia Velasco adornado con el collar de la Orden del Toisón de Oro, mientras que en el interior cuenta con una hornacina donde se instala una talla en piedra de Nuestra Señora de la Piedad.
La Puerta de Aguilar se situaba al Oeste de la población. Se trataba de un torreón que en el siglo XVI, una vez terminada su necesidad defensiva, se convierte en cárcel de la villa. Este torreón aún se mantenía en pie a principios del siglo XX. Hoy sus restos se encuentran en el parque formando parte de un arco reconstruido.
En el Sur, la Puerta de Santa María, se comunicaba con la de Aguilar por medio de la Calle Real. Debió de tratarse también de un torreón rematado con tejado. En 1595 debido al estado ruinoso en que se encontraba, los regidores acuerdan deshacer el tejado y reedificar la puerta y torre. En una calle paralela, a su izquierda, se conserva, adosado a una construcción, un pequeño lienzo de muralla formado por buenos sillares unidos al inicio de un cubo de la cerca.
La vida de la población se sigue desarrollando en torno a la agricultura y a las actividades artesanales y se empieza a detectar ya la existencia de una incipiente industria derivada de los dos cauces fluviales y puesta de manifiesto en la actividad desarrollada por dos molinos harineros y un pisón, todos ellos de titularidad municipal.

Aparte de esto se sabe que en el siglo XVII había varios telares en Herrera de Pisuerga en los que se confeccionaban "burieles", una modalidad de tejido basto, que eran vendidos en la villa por los mercaderes de paños.
Posteriormente la vida en la villa se desarrolló sin grandes incidencias. Un hecho importante tendrá lugar a finales del siglo XVIII cuando, fruto de la puesta en práctica del ideario ilustrado, se comience a construir el Canal de Castilla. Por esos años en Herrera residen personas como el coronel Juan de Homar, que impulsaría la creación de una Sociedad Económica de Amigos del País pensada para reavivar la actividad económica de Herrera y su comarca. Durante los años de la Guerra de la Independencia tropas francesas invadieron la villa en 1808 y 1812.

La desamortización de 1836 supondrá el principio del fin del convento franciscano de San Bernardino del cual hoy sólo quedan las tapias. A mediados del siglo XIX el Canal de Castilla favorece la existencia en Herrera de algunas fábricas de harinas y del consiguiente comercio de granos; en este sentido, los ecos del motín del pan de 1851 llegaron a Herrera causando el temor de harineros y almacenistas de granos. Con la instalación del ferrocarril, cuyas líneas se tendieron en 1862, empezarían a sentirse los primeros síntomas de la llegada de los tiempos modernos. En los inicios del nuevo siglo, en concreto el año 1902, por un decreto de la reina regente María Cristina, se otorga a Herrera de Pisuerga el título de Ciudad.

En su conjunto urbano, declarado Bien de Interés Cultural en 1990, destaca su antigua plaza mayor, con sus soportales tradicionales, una de cuyas salidas es la Puerta Nueva mencionada anteriormente. Existen también varias casas blasonadas correspondientes a las familias Lara, Velasco, Salazar y Ladrón de Guevara. La iglesia parroquial está dedicada a Santa Ana. También se puede visitar un Aula Arqueológica donde se recrea la época romana de la legión.
Por su término municipal discurre el ramal Norte del Canal de Castilla. Junto a la Presa del Rey o de San Andrés, construida para permitir al canal cruzar el río Pisuerga, se encuentra un Centro de Interpretación del Canal de Castilla, que permite conocer más a fondo esta obra de ingeniería del siglo XVIII.