Los primeros signos de presencia humana en esta zona se remontan al tercer milenio antes de Cristo, en la Edad de los Metales.
Los restos del glaciar de La Pinilla proporcionaban al río Serrano un inmenso caudal de agua en la época de deshielo, lo que hacían de esta comarca una zona rica en pesca, caza y, sobre todo, proporcionaba unas fértiles tierras para la agricultura y ganadería.
Algunos historiadores afirman que los pueblos prerromanos que habitaban esta comarca eran los arévacos, pueblo principalmente ganadero y los vacceos, pueblo agricultor.
En el siglo II a.C. arévacos y vacceos fueron sometidos bajo el poder del imperio romano, que incluyó este territorio en la provincia Carthaginensis. La colonización romana de esta comarca no obedecía únicamente al interés de Roma por el ejercer el control de la población celtibérica y otros pueblos del entorno, sino también por garantizar un mejor acceso a la campiña y a las comunicaciones. Algunos historiadores señalan que por Castillejo pasaba una calzada romana que conducía a la ciudad de Confloenta, en Duratón.
En las riberas de los ríos Serrano y Duratón construyeron casas de labor que garantizaban el avituallamiento de sus ciudades y del ejército. Se trataba de pequeñas explotaciones agrarias cultivadas por el propietario, su familia y esclavos que tenían su centro en una granja (villa) rodeados por campos de cultivo.
La civilización romana dominó este territorio aproximadamente durante siete siglos.
En torno al año 497 el pueblo visigodo acabó por imponerse a la población hispano-romana. Este pueblo adquirió de la cultura romana distintos usos y costumbres, entre ellos la religión cristiana, aunque también impuso su propia personalidad, como por ejemplo la distribución del uso y la propiedad de la tierra., ligada a agrupaciones de familias que posteriormente se asociaron en comunidades agrarias locales organizadas en “concilium”.
El 19 de julio del año 711 los musulmanes del norte de África comenzaron la invasión de la península ibérica. A finales del año 711 la comarca de Sepúlveda fue tomada por los bereberes. Según distintos historiadores, esta invasión supuso la práctica despoblación de la meseta norte castellana, salvo pequeños núcleos aislados de población cristiana de carácter agrícola y ganadero sometidos al poder musulmán.
Durante los siglos VIII, IX, X y XI el territorio de la Comunidad de Villa y Tierra de Sepúlveda sirve de frontera entre reinos cristianos y musulmanes.
En el año 753, el rey cristiano Alfonso I realiza la primera reconquista cristiana de este territorio, liberando la villa de Sepúlveda del poder musulmán y llevándose a gran parte de su población cristiana al reino de Asturias, lo que propició el abandono de la comarca y el retorno a manos musulmanas. La victoria en la batalla de Simancas en el año 939 permitió a los reinos castellanos avanzar por el valle del río Duratón, hecho que permitió en el año 940 la reconquista de Sepúlveda por parte de Fernán González, primer conde independiente de Castilla, el cual inició una primera repoblación cristiana de este territorio. Para atraer pobladores a estas peligrosas tierras de frontera, se concedieron ventajas fiscales, personales y de organización político-administrativa conocidas como “derecho de frontera”, entre las cuales figurarían distintos usos y aprovechamientos del territorio. Así, en el año 970, García Fernández, nuevo conde de Castilla, confirma el “Fuero de Sepúlveda”.
El 17 de noviembre de 1.076 el rey de Castilla Alfonso VI confirma el “Fuero de Sepúlveda”, conocido como el “Fuero Breve”. Este documento muestra los límites del Alfoz de la Comunidad de Villa y Tierra de Sepúlveda a la vez que establece una primera normativa para este territorio.
El territorio de la Comunidad de Villa y Tierra de Sepúlveda se dividió en un primer momento en primitivas colaciones matrices de la villa, las cuales fueron evolucionando hasta que a finales del siglo XII se estructuró el territorio en ocho ochavos u ocho zonas de aldeas: Cantalejo, Navares, La Pedriza, Prádena, Bercimuel, Castillejo, un ochavo correspondiente a territorios situados al sur del Sistema Central y la villa de Sepúlveda. Los ochavos eran distritos territoriales con cierta autonomía y en cada uno de ellos un ochavero representaba los intereses de sus aldeas frente a los de la villa.
Las Comunidades de Villa y Tierra eran independientes entre sí y del mismo rango, con amplio territorio y autonomía, sometidas solamente al Rey, con plenas facultades gubernativas, fiscales, judiciales y militares sobre la población, ordenación y defensa de su tierra. Las principales autoridades de estas Comunidades eran el Concejo de la Villa y el Juez. Tras la confirmación del Fuero por Alfonso VI, se reconoce la jurisdicción de Sepúlveda sobre todas las aldeas de su alfoz.
El territorio de la Comunidad de Villa y Tierra de Sepúlveda se dividió en un primer momento en primitivas colaciones matrices de la villa, las cuales fueron evolucionando hasta que a finales del siglo XII se estructuró el territorio en ocho ochavos u ocho zonas de aldeas: Cantalejo, Navares, La Pedriza, Prádena, Bercimuel, Castillejo, un ochavo correspondiente a territorios situados al sur del Sistema Central y la villa de Sepúlveda. Los ochavos eran distritos territoriales con cierta autonomía y en cada uno de ellos un ochavero representaba los intereses de sus aldeas frente a los de la villa.
Los primeros documentos que demuestran la existencia del municipio de Castillejo de Mesleón lo sitúan en el siglo XI, aunque la primera mención a su nombre se da en el siglo XII: 'Castillejo', que alude a alguna fortificación de la que no se ha conservado ningún resto.
No obstante, el actual municipio no se componía solo de este pueblo, sino que es fruto de la segregación de otras localidades. La primera aldea de la que se tiene referencia es Aldea de Esteban Ibáñez (Aldibáñez o San Juan de Aldibáñez), situada 1 km al oeste descendiendo el curso del río Serrano, que data del siglo VI y de cuya ermita sólo se conservan los testigos de sus muros. Unos 1500 m. al este, remontando el curso del mismo río, existió la aldea de Santa Inés. La desaparición de estos, probablemente por despoblaciones hacia el núcleo más poblado, provocó un progresivo aumento de su población desde el siglo xv.
La. destrucción del que fue antiguo asentamiento de Castillejo no se sabe con certeza cuándo fue, cómo ocurrió y el por qué se construyó en el sitio que hoy está ya que no se ha encontrado ninguna historia totalmente fiable sobre ello. De lo que sí se tiene constancia es de que la ermita, actualmente dentro del casco urbano, se empezó a construir a finales de 1600.
El 1 de enero de 1847 el municipio de Sotos de Sepúlveda, situado a unos 2000 metros, también remontando el río Serrano hacia el este, fue agregado a Castillejo cuando contaba una población de 82 habitantes. Hasta mediados del siglo XIX se citaba tan solo como "El Soto" al enclavarse en un pequeño bosque de ribera.
A mediados del siglo XIX, Castillejo aparece citado por el Diccionario Geográfico de Pascual Madoz, quien da al pueblo 224 habitantes repartidos en 52 casas. Respecto a infraestructuras, contaba con escuela primaria, iglesia parroquial (Nuestra Señora de la Asunción) con cura adscrito, ermita (San Roque) y cementerio alejado. Asimismo, alojaba dos paradores, una casa de postas y una posada debido al tránsito de la carretera de Bayona en el terreno adyacente al pueblo que aportaba una cierta actividad económica al margen del sector primario. No obstante, la mayor producción castillejana, igual que el resto de los pueblos de la región, era la ganadería, sobre todo lanar y vacuna, alimentada por los pastos que regaba el vecino río Serrano.
En el siglo XX, Castillejo de Mesleón alcanza un pico demográfico, pues los censos indican que llega a albergar hasta 411 personas repartidas en 150 viviendas hacia 1950. Su actividad principal continuaba siendo la ganadera y pastoril. No obstante, el fenómeno del éxodo rural del tardofranquismo afectó a este municipio tanto como a gran parte del mundo rural español. Hubo un masivo abandono de familias agrarias que se trasladaron a las ciudades, sobre todo Madrid, Segovia y Burgos que dejó a Castillejo en un mínimo de población. No obstante, en las últimas décadas ha conseguido estabilizar su población en torno a los 130 habitantes, que se ven incrementados en los fines de semana y períodos vacacionales.
A mediados de la década de 1970, la pedanía de Sotos de Sepúlveda, conocida como "El Soto", vendió el monte de caza "El Sitio de la Mata" al promotor urbanístico madrileño Juan Antonio Vázquez Blanco.
De aquella venta nace el tercer núcleo urbano del pueblo: Soto Pinilla. El nombre se inspira en la estación de esquí, que se desarrolló pocos años antes. Esa venta, a su vez, permitió la inversión en El Soto para la canalización de agua potable a los vecinos.
En El Sitio de la Mata se celebraban ojeos de perdiz (cuyo ojeador jefe era "El Tío Camacho" padre del que fuera alcalde Ricardo Díaz) pero sobre todo eran famosas en Madrid las cacerías de zorros. Es por eso que en aquellos tiempos a los castillejanos les pusieron el mote, los pueblos de alrededor, de "Los Zorreros".
Muchos años antes de la creación de Soto Pinilla, en 1954, se había ejecutado la expropiación por parte del ICONA de entonces, de "Los Barrancos" que separan Soto Pinilla con su núcleo urbano original, Sotos de Sepúlveda.
