En la época Prehispánica -según algunos historiadores- este asentamiento humano se llamó “Tlachco” por haber existido una construcción para el juego de pelota. Lamentablemente no existen testimonios al respecto. Por lo tanto, no se puede asegurar que esta denominación prehispánica sea correcta.
Los límites del señorío de El Cerrito en la época Prehispánica se extendían más allá de la barrera natural que circunda el Valle de El Pueblito, con montes y cerros. Se sabe poco con respecto a los primeros pobladores de estos lugares; se puede concluir por sus vestigios que tenían costumbres sedentarias, procedían o tuvieron amistad con los pobladores de Chupícuaro, Guanajuato e influencia mutua con pueblos como Teotihuacan y Tula. Particularmente importante fue la zona de la Pirámide de El Cerrito, abarcando un periodo de casi dos mil años.
Con respecto a la pirámide El Cerrito y la región donde se asienta, se establece que su historia abarca un período de casi dos mil años; subdivididos en etapas que comienzan cuando algunos grupos humanos se dan a la tarea de edificar sus casas en tierras cercanas al Río del Pueblito, muy propicios para el cultivo.
Estos lugares pueden estar identificados con los actualmente conocidos como El Pueblito, Santa Bárbara, La Negreta, El Recodo, El Shindó, El Molinito y La Cueva, entre otros. Para tal fin, esos antiguos pobladores desmontaron las tierras del valle y las laderas de los cerros; represaron y condujeron las aguas del río del Pueblito para aprovecharlas en sus sembradíos; abrieron caminos para comunicarse e hicieron de El Cerrito el primer núcleo de gobierno espiritual y político en la región.
Entre los años 400 a 600 de nuestra Era, las sociedades asentadas en el Valle de Querétaro produjeron en base a la explotación agrícola sus propios alimentos y fabricaron sus utensilios y enseres domésticos; teniendo como jefes políticos a los sumos sacerdotes. Al final de este período ocurrió la desintegración de Teotihuacan, que coincidió con el abandono de El Cerrito.
Con el tiempo, el valle aumentó en pobladores; formándose en las centurias siguientes varios pueblos, autónomos unos de otros pero con las mismas costumbres y prácticas religiosas y culturales heredadas. A ellos se añadirían Puerta de Tepozán, San Bartolo, La Joya, Tlacote y La Magdalena.
Entre los años 800 a 950 d.C., los conflictos entre los centros de población, que duraron más de dos siglos, concluyeron con una acción unificadora, sin que se sepa la causa que la motivó. Esta podría ser el resultado de que se hayan visto en peligro de ser sometidos por pueblos de otras regiones, o que alguno de ellos haya creado conflictos con sus vecinos; alcanzando la victoria y que esto diera lugar a un nuevo acomodo de la población y de la concentración del gobierno. Esto parece coincidir con el auge de los toltecas en Tula. En esa época El Cerrito vivió su segunda etapa de esplendor y fue el centro del gobierno espiritual y civil en la región.
La pirámide fue ampliada y hermoseada; la agricultura y el trueque con comarcas vecinas propiciaron el progreso del valle, pero éste no logró durar mucho tiempo volviendo el lugar a quedar abandonado.
De 950 a 1 450 años de nuestra Era, en el lugar se sucedieron situaciones diversas ya que se asentaron intermitentemente varios grupos. Existe la posibilidad de que algunas prácticas religiosas nacientes se hayan llevado a cabo en el viejo lugar para ceremonias El Cerrito, donde algunos de sus materiales, como son las lozas, hayan sido utilizadas para la construcción de casas. En los siglos XV y XVI el lugar volvió a ser un centro importante.
El Cerrito es el lugar donde probablemente se llevó a cabo la Batalla de la Conquista, que los historiadores sitúan en el Cerro de Sangremal; basándose en datos que los investigadores han puesto en tela de juicio, ya que -según éstos- El Cerrito era en aquel tiempo el lugar más prominente en todo el valle de Querétaro (1531).
La catequización y la enseñanza de la cultura europea a los indígenas quedó a cargo de los frailes Franciscanos; quienes venían periódicamente de la ciudad de Querétaro, donde residían hasta que en 1632 Fray Nicolás de Zamora, cura de Querétaro y encargado de la Doctrina en San Francisco Galileo, colocó secretamente una imagen de la Virgen María en el Misterio de la Purísima Concepción, al pie de la Pirámide del Cerrito, donde los moradores del lugar acudían a realizar sus prácticas religiosas tradicionales.
Los indios se enamoraron de la imagen y abandonaron, en gran parte, sus propias creencias. En la centuria anterior los indios no opusieron resistencia a la predicación de los frailes y, además, cumplían con sus deberes cristianos; no obstante, seguían practicando su propia religión, acudiendo para ello a El Cué con toda regularidad. Pero cuando se encontraron allí con la imagen mencionada, cifraron su cariño en ella; abandonaron la antigua religión y construyeron una ermita en donde ahora está el Santuario y la apellidaron “La Virgen del Pueblito”, aunque el origen de la escultura está en la Ciudad de Querétaro.
Inicialmente y hasta 1736 esta imagen estuvo en poder y al cuidado de los indios, quienes la empezaron a honrar con suntuosas fiestas y danzas que originalmente ofrecían a las divinidades de El Cué; dando así inicio a la más importante tradición que hoy existe en el municipio; pues ha ganado con el paso del tiempo simpatías en y más allá del valle de Querétaro; convirtiéndose el santuario en un punto de afluencia permanente de visitantes.
Durante la época Colonial surgió propiamente el llamado Casco Histórico del Pueblito, con su iglesia parroquial y su Santuario, estrenados el 5 de febrero de 1736, y el Convento el 8 de julio de 1775. También en esta etapa se le denominó Pueblo de San Francisco Galileo y más tarde, en 1830, el Congreso del Estado lo elevó a la categoría de villa, cambiándole el nombre anterior por el de “Villa Santa María del Pueblito”. En 1931, esta comunidad fue elevada a la categoría de municipio.