Puede afirmarse que Alfambra y su entorno inmediato se encuentran habitados desde la antigüedad, al menos, desde la Edad del Bronce, tal y como atestiguan los restos arqueológicos encontrados en los yacimientos de Peña Dorada y El Castillo.

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Pero es con la dominación musulmana cuando puede afirmarse que comienza la historia del actual Alfambra. De hecho, su topónimo es de origen musulmán: Al-Ambra, “la roja”, en clara referencia al intenso color rojo que alcanzan las arcillas sobre las que se asienta la localidad. De esta época se conoce la existencia de un castillo, dominio de los Banu Razin y según muchos autores, de los más importantes del Sur de Aragón. En la actualidad son escasos los restos que quedan visibles del castillo, pero eso sí, los resultados más interesantes de las diversas excavaciones arqueológicas en él realizadas pueden admirarse en el museo de la localidad.

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Reconquistada por Alfonso II en 1169, en 1174 fue dotada de Fuero y entregada a la orden militar del Santo Redentor, también llamada de Montegaudio, cuya fundación era reciente. En 1196 y hasta su disolución, pasó a ser una encomienda de la Orden del Temple, para terminar dependiendo de la Orden de San Juan de Jerusalén, quien mantiene el control de la localidad hasta las desamortizaciones del siglo XIX.

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Entre 1488 y 1495 pertenece a la sobrecullida de Teruel, y a partir de ese momento a la vereda de Teruel (1646) y al corregimiento de Teruel (1711-1833). En 1785 pasa de ser considerada villa, rango que mantiene hasta 1834, año en el que se constituye como Ayuntamiento, del partido judicial de Teruel.