Le nom étrusque n'est pas connu, il provient peut-être des Statnes (ou Staties) qui devinrent une préfecture à l'époque romaine et furent appelées Statonia. Le nom Pitigliano semble plutôt dériver de la gens Petilia, une importante famille romaine qui a donné son nom à plusieurs localités. Selon une ancienne légende, la fondation de la ville serait due à deux Romains : Petilio et Celiano ; de la fusion de leurs noms serait né Pitigliano. L'appellation Petite Jérusalem, en revanche, trouve son origine dans la présence d'une importante communauté juive au fil des siècles. À Pitigliano, seule héritière des "villes de refuge" de la région, les conditions favorables préservées pendant des siècles ont permis le développement de relations exceptionnelles de coexistence et de tolérance entre les populations juive et chrétienne, au point que la ville a été désignée comme la "petite Jérusalem". L'extraordinaire relation entre chrétiens et juifs a été définitivement cimentée par un épisode singulier en 1799, lorsque le peuple et la majorité chrétienne ont défendu les Israélites contre les abus des soldats anti-français, qui voulaient piller le Ghetto.
Histoire 300-1000 av. J.-C., un village de l'âge du bronze est documenté, mais la falaise de Pitigliano, comme toute la vallée de la Fiora, a été fréquentée dès le néolithique (6e millénaire av. J.-C.) et ensuite à l'âge du cuivre. J.-C., l'établissement étrusque, dû à la ville voisine de Veio, a atteint son apogée au VIe s., en remplaçant le centre voisin de Poggio Buco sur la Fiora, qui a livré une nécropole et les restes d'un temple ; vers 500 av. J.-C., il a probablement été détruit par Porsenna, roi de Chiusi. Ier siècle avant J.-C. - IIe siècle après J.-C., la présence romaine, avec des fermes et des villages le long des routes principales, est indiquée par diverses constructions sur le plateau en face de la falaise de Pitigliano. 1061, le toponyme Pitigliano apparaît pour la première fois dans une bulle émise par Nicolas II aux chanoines de Sovana. En 1188, dans un autre document, Pitigliano apparaît comme un castro (village fortifié) en possession des comtes Aldobrandeschi, seigneurs de toute la Maremme, à qui il appartenait peu après l'an 1000. 1274, Pitigliano apparaît comme l'un des principaux forts du comté des Aldobrandeschi dans les guerres avec la Commune d'Orvieto. En 1313, les Orsini succèdent par mariage aux Aldobrandeschi dans le Comté de Sovana ; contraints à de longues luttes avec les Communes d'Orvieto d'abord et de Sienne ensuite, après la conquête par ces dernières de presque toute la Maremme, y compris Sovana en 1410, les Orsini déplacent la capitale du comté à Pitigliano. En 1466, le petit comté de Pitigliano se renforce avec l'arrivée au pouvoir de Niccolò III, un capitaine de fortune au service des grands États italiens ; avec lui, Pitigliano s'enrichit de monuments de la Renaissance, sur lesquels travaillent des artistes comme Antonio da Sangallo, Baldassare Peruzzi et Anton Maria Lari. En 1604, Ferdinand Ier, Grand Duc de Toscane, achète toutes les possessions des Orsini : c'est la fin du comté de Pitigliano ; à partir du milieu du siècle, le nombre de juifs commence à augmenter et ils y trouvent un refuge sûr ; en 1643, les Médicis déjouent une tentative d'occupation par les troupes papales. 1843, Pitigliano prend le titre de ville avec le transfert du diocèse de Sovana et grâce à la croissance économique qui suit les réformes du siècle des Lumières.