L'uomo ha abitato questo territorio fin dalla preistoria, come testimoniano insediamenti e reperti risalenti all'etàdella pietra. In particolare, lungo l'antica via dei Setteponti (la Cassia Vetus, sull'altopiano che metteva al riparo dagli ambienti spesso malsani e acquitrinosi del fondovalle), si trovano toponimi come Gropina, Pernina, Ciuffenna, Agna che attestano presenze preromane, etrusche o addirittura di civiltà anteriori. All'epoca romana risalgono i nomi di insediamenti come Certignano, Traiana, Campogialli, Persignano; quest'area collinare attorno a Terranuova, era fortemente caratterizzata da una buona viabilità (fino al medioevo, con le folle di pellegrini che si recavano a Roma) e dall'intensa attività agricola, come ricorda Tito Livio: "…quei pianori dell'Etruria che si estendono tra Fiesole e Arezzo, ricchi di frumento, bestiame e di ogni varietà di prodotti". Per questi motivi, la vallata fu oggetto e teatro di sanguinose contese fra le due città che – sul finire del medioevo – aspiravano al predominio in Toscana: la guelfa Firenze e la ghibellina Arezzo.