La aparición de Villaldemiro en la historia coincide con la seguridad que ofrece el avance conquistador de Alfonso III (c.852-910) y de los condes castellanos vinculados al reino astúr-leonés. Alfonso III extiende sus fronteras por la parte oriental de su reino dominando por completo el valle del Ebro burgalés y ocupando Pancorbo y Cellorigo. Años más tarde repuebla Ubierna, Castrojeriz y Burgos (884) y el conde Fernán González franquea el Duero y conquista Sepúlveda (912).
Al amparo de la seguridad que ofrece el castillo de Castrojeriz se produce la repoblación de la comarca y la fundación de Villaldemiro o “villa de Eldemiro o de Aldemiro”, como su nombre indica. ¿Quién pudo ser este Edelmiro que da el nombre a Villaldemiro? Parece creible que pudiera haber sido un repoblador de origen visigodo refugiado en la Cordillera Cantábrica a raíz de la invasión musulmana, quien aseguradas ya estas tierras tras la conquista de Sepúlveda, se decidió a bajar a la Meseta y con sus gentes fundar este pueblo al que dio su nombre.
El gran medievalista Gonzalo Martínez Díez dice en su libro “Pueblos y alfoces burgaleses de la repoblación”, que Villaldemiro aparece documentado en el Cartulario de Arlanza el 10 de mayo del 1062 con la denominación Villa de Eldemiro, que es nombre de persona. Y así aparece, también, apenas veinte años más tarde (1081) a propósito de unas parcelas que se donan en un contrato matrimonial, en que se encuentra escrito textualmente: “in Villa Eldemiro dono mea procione” (En Villa Eldemiro doy o entrego mi parte o porción”.
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