Le nom de Vieu proviendrait du gaulois Veneton mage (village du Grand Veneton). Puis le village est appelé Venetonimagus à l'époque romaine (village du Grand Sanctuaire). Vieu est à cette époque un Vicus important, lieu de repos pour légionnaires. Ce Vicus possédait des palais; des temples, dont un dédié au Dieu Mithra; des monuments publics et des bains. Les eaux étaient captées aux environs de Champagne et amenées par un aqueduc souterrain d'une longueur de 1300 m creusé en partie dans le roc. Sur la place s'élevait une statue en marbre de Paros (Grèce).
Son église est édifiée sur l'emplacement et, en grande partie, avec les matériaux d'un temple romain, le chœur est construit en 1501. En 1974, restauration de l'intérieur par l'Association "Sites et Monuments du Valromey", avec le concours du 4ème Chasseurs : 6 chantiers d'une semaine avec la collaboration bénévole de la municipalité.
En 1723 un incendie ravage en partie le village et le feu, attisé par une bise violente se propage jusqu'à Chongnes où il détruit 11 maisons. Dans le clocher, 2 petites cloches ont fondues, une grosse cloche se partage en trois et une autre tombe dans le cimetière.
Le village possède sur son territoire la gentilhommière de Brillat-Savarin, célèbre gastronome, auteur du traité de science culinaire " La physiologie du goût ".