Las primeras evidencias de ocupación del entorno de Villafamés se centran en los hallazgos arqueológicos realizados en el llamado “Homo erectus vilafamensis”, donde se localizaron restos antropológicos Sus orígenes se remontan al Pleistoceno Medio, según el descubrimiento de los restos del llamado "homo erectus vilafamensis" en la Cova de Dalt del Tossal de la Font con una antigüedad de 80.000 años. Una continuidad en la ocupación del medio estaría reflejada en la Cueva del Matutano, yacimiento del Paleolítico Superior. Las primeras manifestaciones artísticas aparecen con las pinturas esquemáticas de la Edad del Bronce. Por lo que respecta al núcleo urbano, el mismo topónimo AVilahameç, ABeniffamez, denota su origen en época musulmana. De este periodo se conservan entre otros elementos, la cimentación del castillo que corona el cerro sobre el que se asienta el municipio y el trazado urbano de la zona contigua al mismo, de estrechas callejuelas tortuosas. Quedan asimismo vestigios de las antiguas fortificaciones constituidas por lienzos de muralla y restos de torres. Es con la conquista de la musulmana Beni-Hamez por el rey Jaime I de Aragón cuando Villafamés toma identidad histórica propia. Este hecho lleva a que, en 30 de agosto de 1241, Jaime I comisione a Guillem Ramón de Viella para dar a poblar el castillo a Domingo Ballester, A. Cabrera y otros, carta de población que se establece a fuero de Zaragoza. Esta donación será confirmada posteriormente por el propio monarca en Lérida el 21 de febrero de 1242. Posteriormente se incorpora al patrimonio de los Hospitalarios de San Juan en 1264, tras una permuta real con estos por la villa de Olocau del Rey, que serán sus dueños hasta 1317, fecha en que la villa y el castillo quedan anexionados a la recién creada Orden de Montesa. En 1343, Pedro IV el Ceremonioso, empeña a la orden el mero y mixto imperio, con las correspondientes jurisdicciones, derechos y emolumentos que pertenecían a la corona. Juan I de Aragón, en 1393, concede a Villafamés el privilegio por el cual el Consejo puede hacer y ordenar todo tipo de establemientos y ordenaciones que considere convenientes con arreglo a los fueros generales del reino. En las Cortes celebradas en Valencia durante el año 1403, Martín I el Humano dispone dar posesión al maestre de Montesa del mero y mixto imperio de la población, este hecho provocará la protesta airada del Consejo en 1404. Ya en el siglo XVI, en 1519, Carlos I de España promete no separar de la corona la jurisdicción civil y criminal, y el mero y mixto imperio de la villa. Cuando en 1635 culminan las desavenencias surgidas entre los Justicias, de una parte y la orden de otra, el "Consejo" cree llegado el momento de solicitar del Papa Inocencio XII autorización para comprar la jurisdicción alfonsina, adquisición que lleva a cabo el 16 de abril por el precio de seis mil libras. A partir de esta fecha, Vilafamés queda incorporada plenamente al patrimonio real, reservándose Montesa la percepción de ciertas primicias y el derecho de habitación sobre el castillo. Será en el siglo XIX, con los enfrentamientos civiles que siguen a la muerte de Fernando VII, cuando el nombre de Villafamés sonará de nuevo dentro del ámbito histórico como plaza inexpugnable. En marzo de 1837 sufre el primer intento de asalto de las tropas carlistas. El 29 de octubre de 1838 la guarnición de la plaza rechaza una segunda intentona, que se repetirá de nuevo el 3 de enero del siguiente año, esta vez con Cabrera al frente de las tropas, que desde las montañas que dominan la villa comienzan a hostigar a la población, rompiendo fuego contra la ciudadela. En esta ocasión se hizo frente al asedio por parte de los vecinos además de contar con la ayuda de una columna móvil enviada por el Ayuntamiento de Castellón y un destacamento de artillería de marina, muy poco numeroso. Cinco días duraron los continuos enfrentamientos, rechazando la población todos los ataques de Cabrera, hasta que el día 7 la llegada de tropas reales obligó al general carlista a levantar el sitio. Con lo más selecto de sus tropas y recurriendo al auxilio de las de Forcadell, Cabrera intentará el golpe definitivo en abril del mismo año, estableciendo un campamento ante la población. El día 16 se abre una brecha en las murallas, aunque los atacantes son rechazados y resultan infructuosos todos los esfuerzos de tomar la plaza que resultó semi derruida.

La principal base económica de Villafamés hasta mediados de la década de los 1970 fue la agricultura basada en la explotación de cultivos de secano. Los principales productos agrícolas del municipio han sido tradicionalmente y lo siguen siendo en la actualidad los cultivos de olivo, el algarrobo, la vid, el almendro y los frutales, junto a las producciones de regadío en el llano de hortalizas y verduras. A partir de los años ochenta es el sector industrial el que adquiere su supremacía con un fuerte desarrollo de la industria azulejera y de las empresas auxiliares del sector.

Ocupa una posición estratégica sobre lo alto de una mole que forma parte del extremo septentrional de la Sierra de les Conteses. Esta ubicación le confiere amplias vistas sobre el llano que se extiende a sus pies y los paisajes circundantes. A su vez, su posición a medio paso entre las tierras del interior y el litoral, hace que el municipio disponga de las características propias de una población de interior con las ventajas que supone su proximidad a la costa por lo que goza de las características climáticas propias de una población mediterránea, con inviernos suaves y veranos calurosos. El paisaje de la zona está constituido por una dicotomía entre la zona llana y las montañas que rodean el llano. El paisaje propio de la zona llana está constituido por la parcelación de las tierras, transformadas para la actividad agrícola, mientras que las zonas montañosas que no se encuentran roturadas, presentan en determinados puntos formaciones boscosas. En ellas existe un predominio del pino blanco (pinus halepensis), aunque también se da la variedad de pino carrasco. En las zonas de umbría hay vegetación de sauces, carrascas, encinas, acebuches, azufaifos y arbustos de varias especies.

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