Alfoz de Quintanadueñas está compuesto por Quintanadueñas, Arroyal, Marmellar de Arriba, Páramo del Arroyo y Villarmero.
La historia de este municipio viene protagonizada por Quintanadueñas, cabeza del Alfoz. Quintanadueñas es una población situada al noroeste de Burgos y a una legua de esta ciudad. Está situada en la orilla derecha del río Ubierna y goza en la actualidad de una evidente expansión. Tiene esta localidad más de un milenio de historia. Como el resto de pueblos de la comarca burgalesa, apareció en las postrimerías del siglo IX o muy a principios del X. El territorio que abarca el alto Arlanzón y el río Ubierna se recuperó para Castilla en la reconquista-repoblación llevadas a cabo tras las fundaciones de Ubierna y Burgos ordenadas por el rey Alfonso III de Oviedo en el año 884. La historia tiene presentes a los distintos pueblos que forman parte del Alfoz de Quintanadueñas. El primero en aparecer es Marmellar de Arriba, en el año 949 y le sigue Páramo del Arroyo surgido en 961.
Arroyal aparece más tarde, en 1129 y finalmente aparece Villarmero, en 1214. Estas fechas corresponden a documentación eclesiástica. No se sabe cuándo ni quién fundó Quintanadueñas. Los historiadores han apreciado gran proliferación de monasterios de monjes y monjas en la tierra de Burgos en la primera centuria de su existencia.
A pesar de que existe un gran vacío documental se ha supuesto que la población se originó debido a la secularización de un monasterio de monjas. El tránsito de monasterio a poblado secular se fija hacia el año mil puesto que en 1068, el rey Sancho II de Castilla dona al obispo don Simeón "la villa de Quintana Dueñas enteramente, con sus sernas, viñas, prados y los términos que a ella corresponden". Nacida bajo un signo abacial, tras un tiempo de régimen secular, la joven villa de Quintanadueñas entra en la órbita eclesial de la sede burgense. Tras el báculo abacial, la villa es gobernada por el báculo episcopal. El interés del obispado de Burgos queda demostrado por el florecimiento del románico en la villa. A partir del siglo XII,
Quintanadueñas resulta beneficiaria de una vecindad por su cercanía a Burgos, cámara del rey y cabeza de Castilla. A partir de este momento Quintanadueñas crece en población. Este incremento se debe a la agregación de otros lugares próximos, nacidos en los años de la primera repoblación, todos situados en un arco de radio inferior a dos kilómetros del casco de la villa. Así, Quintanadueñas absorbe el lugar de Quintanilla de Quintanadueñas (nombrado en 1103), Páramo de Arriba (citado en 1129) y Villacesereo, llamado hoy pago de San Pedro, cercano a la fuente del Arco. Otra razón que explica el crecimiento de este municipio es la comodidad que ofrece a la burguesía de la capital para su instalación e inversión en el campo.
El resto de pueblos del Alfoz también absorben otros lugares. Así Arroyal se queda con Valoria, Mazarifos y Quintanapuercas; Páramo del Arroyo absorbe Quintana y, finalmente, Villarmero a Villaluenga. Quintanadueñas genera linajes muy respetables en la historia como los Yáñez, Hoyos, del Peso etc. aunque el más relevante será el de Quintanadueñas, que tendrá su solar en el cercano lugar de Peñahorada. Otras grandes familias se asentarán en el municipio siendo la familia Salamanca la más celebrada ya que llegará a fundar un mayorazgo.
Esta expansión continúa hoy siendo Quintanadueñas uno de los puntos burgaleses con mejor porvenir y garantía de futuro.