Según Tomás Mañanes: «a partir de la repoblación de Roa (año 913) y hasta la repoblación de Sepúlveda (año 941) en el sector oriental de la provincia de Valladolid se desarrolla la repoblación de los lugares intermedios como Fompedraza (...)».

El edificio de la iglesia dedicada a S. Bartolomé Apóstol, reconstruido varias veces, es originalmente del románico tardío, posiblemente del XII. Ningún otro edificio de interés hace sospechar siquiera que allí haya habitado más que gentes, que es posible se hayan conformado con sobrevivir en el pequeño valle. Lo inhóspito del páramo, en el que no hay una sola fuente, ni un abrigo, permite pensar que durante siglos solo haya servido, sin habitarlo, para pastar las ovejas. Los chozos de los pastores aún existieron en el siglo xx.

Tampoco existe ninguna señal de la existencia de alguna ermita que es normal en la zona. Solo el topónimo de Santa María por bajo de la fuente, puede hacer pensar en algún otro lugar de culto.

En el deslinde entre los concejos de Cuellar y Peñafiel, ya se indica Fompedraza como término de Peñafiel en el siglo xii.

En 1426 los ejecutores testamentarios de D. Pedro Velázques, arcediano del Alcor, de la catedral de Palencia hacían efectiva la entrega al convento de San Juan de toda la heredad y casa con sus colmenas que poseía en la aldea de Fompedraza. Parte de esta heredad, un majuelo en Val de Espinar y un huerto, había sido comprado a Juan Delgado, vecino de Fompedraza el 17 de junio de 1412.

El 18 de febrero de 1447, por voluntad del príncipe D. Enrique (el futuro Enrique IV), Oreja, Padilla, Manzanillo, Molpeceres de Suso y de Yuso, Fompedraza, Canalejas y La Torre, que se llamaron desde entonces «las villas eximidas» se separaron de Peñafiel. Sin embargo se mantienen algunas relaciones con Peñafiel, entre las que están: poder vender el vino en Peñafiel, y el aprovechamiento común de aguas y pastos.

Después fueron entregados como señorío a su alférez, Payo de Ribera, que el 22 de enero de 1456 se las vende al marqués de Villena, D. Juan Pacheco por 700 000 maravedíes. Muy poco después D. Juan Pacheco se las vende a D. Alfonso Téllez Girón, conde de Urueña, por un millón de maravedíes y ya desde entonces quedan en poder de la casa de Osuna.

En 1447 los concejos de las villas eximidas y las Quintanillas, Langayo, Oreja, otros lugares del término de Peñafiel, no accedieron a recaudar ninguno de los derechos del convento de San Juan alegando que pertenecían al Infante D. Enrique, príncipe de Asturias, quien desde el año anterior era Señor de la Villa de Peñafiel por concesión del rey. No obstante el 6 de diciembre de 1447 el rey Juan II, se dirigió a los concejos de estas aldeas, en carta expedida en Peñafiel, para que pagasen al convento las rentas que les deben a pesar de que estos lugares habían sido donados por el rey a su hijo el Infante D. Enrique (el futuro Enrique IV).

En el repartimiento de la martiniega en 1490 por el escribano de Peñafiel Alfonso González que ascendió a 18 600 maravedíes le correspondieron a Fompedraza 765 maravedíes.

En 1595, según la relación de vecindario que hicieron los señores párrocos por mandato del rey y que comunicaron al obispo de Palencia, don Fernando Miguel de Prado, en Fompedraza existía una pila y 47 vecinos. Debe tenerse en cuenta que el significado de ‘vecino’ no es habitante sino el equivalente de familia.

Por decreto de 6 de agosto de 1811 las Cortes de Cádiz abolieron los señoríos, por lo que Fompedraza dejó de pertenecer al Duque de Osuna.

En la desamortización de Mendizábal, Bernabé de la Fuente, mediano agricultor, compró en el año 1844, en cuatro veces, en Fompedraza, 18 ha de terreno rústico en 33 parcelas, por las que pagó 8051 reales a pesar de estar tasadas en 7113 reales. Asimismo compró dos fincas urbanas por su precio de tasación de 2790 reales en el mismo año. Sebastián Veganzones compró una casa en su precio de tasación de 420 reales.

La carretera de Peñafiel a Cuellar se construyó después de 1869. La construcción de la carretera de Peñafiel a Cuellar y la llegada del ferrocarril a Peñafiel convirtieron a Fompedraza en un lugar de paso, ya que anteriormente el paso de Peñafiel a Cuellar se hacía a través de Molpeceres por el camino real.

la iglesia a principios del siglo xx.

Al quedar en ruinas el edificio del viejo ayuntamiento la escuela estuvo situada en la calle del Rosario, 11, por lo que el traslado desde el antiguo debió ocurrir alrededor del comienzo del siglo xx, ya que en 1915 la escuela de niños y niñas estaba allí a cargo de Dª Felicitas. Al trasladarse la escuela al nuevo edificio, esta casa quedó como domicilio de la maestra de niñas.

La fuente que da nombra al pueblo, «fuente de pedraza» (‘piedra grande’), estuvo dando agua hasta 1925. En esta fecha se construyó la fuente de los caños, tomando el agua desde el manantial de la piedra grande, situado al pie de la roca que se localizaba bajo la carretera y sobre la fuente de los caños. También en 1925 se inauguró el nuevo edificio del ayuntamiento, siendo los quintos de 1925 los últimos que se tallaron en el viejo edificio situado en la calle Real, donde en 1920 todavía estaban los grillos de sujetar los pies a los presos de la cárcel.

Después el ayuntamiento construyó una nueva escuela con dos aulas separadas para niños y niñas a la que concurrían en 1945 más de 50 alumnos. Esta escuela fue construida en parte con los beneficios que el ayuntamiento obtuvo como contratista en la construcción de la carretera de Fompedraza a Canalejas.

En la Guerra Civil no falleció ningún nacido en este pueblo, gracias a la intervención del entonces alcalde, Melquiades de la Fuente, que no dejó actuar a las milicias extremistas de Peñafiel. Sin embargo su hijo Isaías de la Fuente pereció ahogado en el Mediterráneo a los pocos días de finalizar la contienda.

Hasta la firma del concordato de 1953 con la Santa Sede, Fompedraza pertenecía a la Diócesis de Palencia.

En la década de los sesenta se produjo un notable incremento de la emigración, sobre todo a Barcelona y Bilbao. A finales de esta década, la realización de la concentración parcelaria y la perforación de algunos pozos que transformaron parte del páramo en regadío, contribuyó a estabilizar la población.

Al comienzo del siglo xxi, la inclusión del término municipal en la denominación de origen (D.O.) Ribera del Duero ha hecho que se hayan creado varias bodegas en el municipio como son Bodega Pago De Los Estares, Bodegas Veganzones, Bodegas Briego o la mundialmente conocida Bodegas Torres.

Del mismo modo destacar que en los ultimos años la Familia Benito Olmos ha desarrollado un museo del juguete donde grandes y pequeños disfrutaran de momentos inolvidables en torno al mundo de los juegos, muñecas, coches y miles de objetos que haran las delicias de sus visitantes.