Die an der Grenze zwischen der Marmilla und der Trexenta gelegene Ortschaft hieß ursprünglich Mara Arbarei, d.h. Sumpf des Judikats Arborea. Der historische Ortskern liegt zwischen zwei Flüssen, dem Rio Mannu und dem Riu Cani, die jahrhundertelang zur Fruchtbarkeit des Gebiets beigetragen haben. Die frühesten menschlichen Siedlungen gehen auf das 3. Jahrtausend v.Chr. zurück. Aus jener Epoche stammen die Obsidianklingen, die in großer Zahl hier gefunden wurden. Aus dem Nuraghenzeitalter sind nicht weniger als 12 Nuraghen erhalten, während innerhalb des Wohnorts punische Gräber zu sehen sind. Eine Blütezeit erlebte Villamar im Mittelalter, erst als Verwaltungsbezirk im Judikat Arborea und nach 1368 als Gebiet der Krone von Aragon. 1486 fiel das Dorf an die Familie Aymerich, deren Herrschaft bis 1839 andauerte.