Numerosi resti archeologici testimoniano che il territorio di Esterzili era popolato sin dal periodo prenuragico. La comunità risiedeva negli attuali territori di Orboredu e Cuccureddì.

Testimonianze scritte si hanno a partire dal 69 D.C. con la TAVOLA DI BRONZO, un documento stilato dal preconsole AGRIPPA, emissario dell'imperatore romano OTONE. Nell'epoca romana il territorio fu luogo di ripetuti scontri tra tribù locali, i GALILLENSES e i PATULCENSES.

I bellicosi Galillenses possedevano la regione montuosa della BARBAGIA, luogo ottimale per difendersi dai legionari romani che tentavano di estendere l'impero nell'entroterra dell'isola.

A partire dal 594 le popolazioni della Barbagia furono iniziate al cattolicesimo per opera di missionari inviati dal papa Gregorio Magno. Intorno al mille Esterzili venne incluso nella Curatoria della Barbagia di Seulo e compreso nel Giudicato di Cagliari. Nel 1330 la Barbagia passò sotto il dominio degli ARAGONA e nel 1350 divenne feudo di Giovanni Carroz. Nel 1478 fu inclusa nel Regno di Sardegna, appartenente al governo spagnolo. Esterzili, assieme ai paesi vicini, costituì il feudo della famiglia Carroz fino al 1603; in seguito fu accorpato al Marchesato di Mandas sotto il feudatario spagnolo don Pedro Maca. Nel 1807 Esterzili fu incluso nella Prefettura di Mandas, nel 1824 fu assegnato alla provincia di Isili e nel 1839 passò sotto il controllo dei marchesi spagnoli Giron. Nel 1848 fu incluso nella provincia di Cagliari, fino al 1927, quando venne definitivamente incluso nella provincia di Nuoro.