A partir del siglo VIII, la conquista musulmana supuso la llegada de nuevos grupos étnicos (árabes y bereberes) provocando grandes cambios en la población local, que abrazaría en su mayor parte la religión islámica. El territorio, escasamente poblado, quedó organizado en pequeños distritos dependientes de núcleos urbanos o aldeas con castillo (Alcañiz, Calaceite) en donde residía una pequeña aristocracia que recibió de la organización estatal islámica las tierras conquistadas. La ocupación islámica dejó en esta zona una numerosa toponimia: Calaceite (Castillo de Zayd), Mazaleón (Parador de Fuentes), Ráfales (Alquería), Beceite (Abú Zayd), etc. También buena parte de las estructuras y organización del regadío de esta comarca deben tener su origen en este momento histórico.

La reconquista cristiana del valle del Matarraña fue llevada a cabo por Alfonso II entre los años 1.165 y 1.168. Valderrobres formaba parte entonces de la "Peña de Aznar Lagaya", territorios que fueron donados por el rey al obispado de Zaragoza, "a perpetuidad, por los servicios recibidos y para que se encargara de poblar estos territorios arrebatados a los sarracenos".

A su vez, el cabildo zaragozano subinfeudó "La Peña" a Fortún Robert, conde de Aragón, para que la repoblara. En 1.183 se le concedía a este territorio su carta de población y el ser regido por el fuero de Zaragoza. Posteriormente, la Tenencia de Valderrobres pasó a poder de la hija de Fortún Robert, doña Sancha, y de su sobrino don Matalón de Frescano, hasta que en 1.237 fue comprada por don Lope Guillermo de Oteyza. En esta ocasión se observa ya la mutación de nombre, en lugar de llamarla Peña de Aznar Lagaya, se nombra como "castillo, villa y territorio de Valderrobres".

La familia Oteyza retuvo el señorío de Valderrobres a lo largo de todo el siglo XIII, hasta la muerte de don Pedro de Oteyza en 1.307, momento en que se extinguía por línea primogénita la casa de los Oteyza, "por no conseguir tener sucesión ni de su primera ni de su segunda esposa doña Teresa Pérez", hija de Pedro III el Grande, cuyo matrimonio demuestra la gran importancia que alcanzaron en el reino los señores de estos territorios. Dada la circunstancia, los mismos Oteyza consideraron que la tenencia debía volver al rey, y así se hizo, pero Jaime II renunció a favor del obispado de Zaragoza, que conservará sus derechos sobre Valderrobres hasta 1.811.