Citato per la prima volta in un atto di donazione del 1095, Monterchi era un feudo dei marchesi del Monte Santa Maria, che nel 1194 lo cedettero in accomandigia al comune di Arezzo insieme a tutto il plebato di Sant’Antimo in Val Tiberina di cui anche Monterchi faceva parte; e ai del Monte esso rimase fino a quando nei primi decenni del XIV secolo non se ne impadronirono il vescovo aretino Guido Tarlati e suo fratello Pier Saccone.
Il dominio della famiglia Tarlati durò fino al 1440, quando, in conseguenza della vittoria fiorentina ad Anghiari, l’ultima reggente, che si era schierata con i Visconti, venne spodestata e Monterchi entrò a far arte dello stato fiorentino.
Pochi anni dopo (forse nel 1460) in memoria della madre nata a Monterchi qui Piero della Francesca compì il mirabile affresco della Madonna del Parto, che diventerà oggetto di singolare venerazione. Un rovinoso terremoto subì il paese nel 1917.
Nel passato l’attività economica di Monterchi è stata quasi esclusivamente incentrata sulla pastorizia, sullo sfruttamento del bosco (castagne) e sull’agricoltura: accanto alle colture tradizionale della vite, dei cereali e dei legumi, sin dall’epoca medievale diffusa era stata la coltura del guado, poi decaduta.
Agli inizi del secolo crescente rilievo ha acquistato la coltura del tabacco, conservatasi sino ai nostri giorni.
Insieme ad essa ancora oggi il bosco, l’allevamento di suini con l’avicoltura, e l’agricoltura, che fornisce frumento, olio, vino, patate e pomodori, continuano a costituire le maggiori risorse economiche di Monterchi; praticamente assente ogni attività di tipo industriale, il comune registra un consistente movimento di pendolari verso la vicina Sansepolcro.