Villavieja es de origen romano, se conoce un santuario hispano-romano, excavado en 1979, emplazado en la cima de la montaña de Santa Bárbara. No obstante, los orígenes de la actual población hay que situarlos en la época de ocupación musulmana, cuando se construyó un castillo que sirvió para aglutinar la población dispersa. La primera carta de naturaleza de Villavieja viene dada por la población musulmana que se asentó en el castillo que se rindió al rey Jaime I de Aragón en la primavera de 1238. A principios del siglo XIII se fundó la Puebla Nueva de Nules, origen de la ciudad de Nules, cuyo actual término municipal corresponde al del antiguo castillo árabe, permaneciendo el núcleo antiguo con el nombre de Vilavella de Nules. El castillo, antiguo castillo medieval de Nules, era cabeza de una Baronía que comprendía además de la actual Villavieja, las alquerías de Aigües Vives, Mezquita, Rápita o Moncófar, Beniezma, Mascarell, la Pobla, la Seyt, Benicató y la Alcudia, esta Baronía fue donada por Jaime I a Guillem de Montcada en 1251. Una vez extinguido el señorío de los Montcada, en 1314 el feudo pasa a Gilabert de Centelles, será por estas fechas cuando se funda la población de la actual Nules, quedando en el núcleo de Villavieja de Nules la población morisca hasta su expulsión en 1609. Dos años después Cristóbal de Centelles, marqués de Nules, repobló la Villa Vieja de Nules con 29 cabezas de familia. En 1715 contaba 310 habitantes, y desde aquel momento hasta 1990 incrementó su población, aunque en los últimos 20 años su crecimiento se ha estancado en torno a los 3300 habitantes y tiende a perder población año tras año.

La economía local, está basada fundamentalmente en la agricultura con claro predominio del cultivo de cítricos, pero en estos momentos hay un porcentaje alto de la población que está trabajando en la cerámica, en los distintos polígonos industriales de Nules, Villarreal o Vall de Uxó. Hay en la localidad una Cooperativa Citrícola y un almacén de cítricos que emplean a un buen número de personas de la población en la época de la cosecha de la naranja. Hay que destacar el manantial de la fuente Calda por las propiedades mineromedicinales de sus aguas, que manan a una temperatura de 27º, también son conocidos sus Balnearios con aguas hipertermales minero-medicinales que nacen a 40 ºC en el manantial y que son conocidas, desde siempre, por sus excelentes propiedades para el tratamiento de enfermedades reumatológicas y procesos que cursan dolor muscular y articular.

La localidad se halla situada en el sector suroriental de la provincia de Castellón, al pie de una estribación de la Sierra de Espadán, cuyas elevaciones últimas aparecen como internadas en la Plana, la cual presenta aquí su anchura mínima. La distancia a la costa es aproximadamente de siete kilómetros. Resalta el contraste tan acentuado que ofrecen sus dos sectores: la zona perteneciente a la Plana y la parte montañosa, que se eleva bruscamente a las espaldas del pueblo, abarcando buena parte de su término, y que se halla por completo cubierta de matorral, con escasas formaciones arbóreas. La localidad va ganando altura desde el llano hasta la zona más antiguo, que se empina en la misma falda del cerro del Castillo.

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