En terreno elevado, pero llano, a la falda meridional de la Sierra de Mencilla, a orillas del incipiente río Cueva, que recibe varios nombres, en la carretera que, partiendo de la de Burgos a Logroño en las inmediaciones de San Millán de Juarros, se adentra buscando la Sierra, está ubicado VILLAMIEL DE LA SIERRA, a 33 kilómetros de Burgos.
Le prestan límites y compañía Villoruebo, Quintanilla-Cabrera, Tañabueyes, Tinieblas, la Sierra del Mencilla por el norte, Palazuelos de la Sierra y Mazueco de Lara.
El 10 de mayo de 1062 aparece su nombre escrito por primera vez, como “ villa de Momel”, en el cartulario del monasterio de San Pedro de Arlanza y, según declararon sus pobladores en las respuestas generales del Catastro del Marqués de la Ensenada en 1752, era lugar de realengo, es decir, gozaba de la protección del rey, al que pagaban tributos.
Sumaban 97 sus habitantes en el año 1848, como certifica Pascual Madoz en su Diccionario geográfico. En sintonía con la inmensa mayoría de los pueblos
la provincia, creció a lo largo de la segunda mitad del siglo XIX y presentaba en 1900 un censo de 242 personas. Fue grande su descenso en la difícil primera mitad del siglo XX y contaba con 159 habitantes en el año 1950. Y los movimientos migratorios de la segunda mitad del siglo han hecho estragos en él reduciéndolo a 20 personas en el año 2000.