Pietralunga, fondata dalle antiche popolazioni umbre e distrutta nel periodo delle invasioni barbariche, viene riedificata sull'odierno colle nel VII secolo. La cittadina conserva l'aspetto di borgo medievale, cinto di mura e raccolto attorno alla Rocca Longobarda pentagonale eretta nell'VIII secolo. A questo periodo si fa risalire anche la costruzione della Pieve di Santa Maria, oggi chiesa parrocchiale di Pietralunga, con un bellissimo portale romanico. La chiesa ha un'unica navata, semplice e disadorna, interrotta solo da grossi costoni che sorreggono le volte a ogiva. Notevoli effetti cromatici e armonici nelle figure del martirio di San Sebastiano, affresco attribuito a Raffaellino del Colle.

Il nome deriva da PRATALONGA, a causa dei pascoli estesi che circondavano il territorio.

Pietralunga è una tappa importante dei frequenti pellegrinaggi di Francesco da Assisi a Gubbio e alla Verna, dato che, attraverso Pietralunga, passava un'importante strada medievale che collegava il versante adriatico a quello tirrenico. Secondo la tradizione, San Francesco è solito pernottare in una pieve poco lontana dal centro della città, dove in seguito si forma un romitorio di frati minori e dove oggi sorge il Santuario della Madonna dei Rimedi. Centro di intensa devozione mariana dopo alcune apparizioni della Madonna nel primi anni del 1500, il santuario assume le caratteristiche architettoniche odierne nel XVII secolo.