No existen noticias de Agoncillo anteriores al siglo XI. Según documentación encontrada, en 1056 el rey navarro vendía a Sancho Fortunionis los lugares de Villanueva y Agoncillo, llamado entonces Sagonciello. Posteriormente, este matrimonio entregó el pueblo al monasterio de San Juan de Peña. En 1066 la reina Estefanía se lo dejaba en herencia a su hijo Ramón.

Al ser asesinado el rey navarro en 1076 a manos de su hermano, se deshace el reino y la zona de la actual La Rioja se une pacíficamente a Castilla y queda al mando de García Ordóñez, gobernador nombrado por Alfonso VI.

Tiempo después, se apoderó de Agoncillo Sancho El Sabio. En 1168 consta como tenente del rey navarro en Agoncillo García Bermúdez. Más tarde, las tierras de Logroño son recuperadas por Alfonso VIII, quien en 1191 se reúne con los hermanos Pedro y Gómez para hablar sobre los castillos de Agoncillo y Lodosa que fueron dados a su abuelo por el emperador Alfonso VI, colocándose bajo tutela castellana.

Alfonso XI entregó a Sancho Sánchez de Rojas, su vasallo, y a Urraca Díaz, su mujer, el lugar de Agoncillo con su fortaleza y castillo (1336). Al año siguiente, el rey confirmaba a Rodrigo Alfonso de Medrano, su ballestero, la compra que había hecho a Sancho Sánchez de Rojas de la villa de Agoncillo y Velilla.

Carlos II de Navarra, aprovechándose de los últimos y débiles años de Pedro I, se apoderó momentáneamente de la zona de Logroño. Con el triunfo de Enrique II las fronteras volvieron a su anterior trazado, siendo recuperado Agoncillo para los Medrano, sus auténticos dueños.

En 1392, Diego López de Medrano adquiere a través de Rodrigo Alfonso el lugar de Agoncillo. El 1407, López de Medrano obtenía licencia real para formar mayorazgo con todos sus bienes a favor de su hijo Juan. Al morir este sin descendencia le sucedió su hermana Aldonza, casada con el poderoso Lope García de Porras. Al morir este en 1492 hereda su hijo Pedro Gómez de Porras.

A la muerte de Lope en 1501 le sucede su nieto Francisco. A finales del siglo XVI, al morir el último descendiente varón directo, Agoncillo pasa a formar parte del condado de Siruela.

En 1689 comienza un pleito entre Lope de Frías Salazar y la última hija de los condes de Siruela, monja en Santa Clara de Medina de Pomar. En 1695 se sentenció a favor de esta, pero este mismo año muere y se entabla nuevo pleito entre Lope de Frías y el monasterio. Finalmente Agoncillo pasa a manos de la familia Frías Salazar, que ostentará el señorío hasta la abolición de los mayorazgos a principios del siglo XIX.

En 1875 Alfonso XII concede a Enrique de Frías Salazar el título de marqués de Agoncillo.