El nombre viene de las palomas. En el siglo octavo el lugar se llama Palumba o Palumbus, y lo explican los palomares y la cría de palomas extendida por la zona; la forma Palumbaria aparece en el siglo noveno y podría derivar de un fundo dado en enfiteusis, la casa Palumbi, o de Palumbi farae, la fara — es decir el clan familiar longobardo — de un tal Palumbus. El pueblo fue dominio de la abadía de Farfa, en el siglo once feudo del duque longobardo Alberico, en 1279 de los Savelli, y en 1600 los Savelli lo vendieron a los Borghese, que se hicieron sus duques. Se llama Palombara Sabina solo desde 1870, cuando tras la brecha de Porta Pia entró a formar parte del Reino de Italia.
El casco antiguo está todo encaramado en una colina a los pies del Monte Gennaro y nació con el encastillamiento, hacia el siglo diez, cuando los habitantes se apiñaban alrededor de un castillo para sentirse seguros. Primero vino la torre de vigilancia, del siglo nueve, que tenía ocho pisos; luego las casas, con calles que suben y se entrelazan en espiral. A media altura corre el Muro del soccorso, de unos cien metros de largo, antaño almenado y horadado por treinta y siete saeteras, que unía la torre cilíndrica con la fortaleza. Arriba está el castillo de los Savelli, luego Torlonia, construido por los Crescenzi Ottaviani: en el siglo dieciséis Troilo Savelli lo hizo rehacer y pintar al fresco por su amigo Baldassarre Peruzzi, y sus retratos de romanos ilustres, sus alegorías de las artes liberales y sus grutescos se ven todavía. Hoy el castillo alberga una biblioteca, un museo naturalista y las esculturas romanas de mármol halladas en 1986 en el paraje de Formello: una de ellas, una figura femenina, es copia de una obra del escultor griego Cefisodoto que representa a Eirene, la personificación de la Paz. En los campos de Cretone se han encontrado fósiles, entre ellos el de un Elephas, hoy en el museo paleontológico de la Sapienza.