I documenti relativi alle origini di San Polo sono molto scarsi, tuttavia se ne deduce con sicurezza che già anteriormente al 900 d.C. esistesse un agglomerato etnico non allogeno, come attestato dall'antichissima denominazione di "fundus Janula" o "Janule".
L'unico elemento che con una certa fondatezza fa pensare a possibili origini romane del paese è il nome di "Castrum Sancti Pauli in Jana" che appare dopo il 1081: la parola "Jana" richiama infatti il culto di Diana, dea della caccia, peraltro in un territorio ricchissimo di selve e vicino al Mons Lucretilis, cantato da Orazio, che poi diventerà Mons Januarius e quindi Monte Gennaro.
Le prime notizie assolutamente certe sul paese arrivano però dalle Bolle Pontificie - sicuramente datate - che consentono di stabilire almeno un terminus ante quam rispetto alle sue origini.
Confermando infatti una bolla di Papa Benedetto VII il "fundus Janule" come bene spettante alla Chiesa di Tivoli nel 978, ne certifica la preesistenza . Risale invece al 1081 la bolla di Papa Gregorio VII nella quale il "Castellum Sancti Pauli in Jana" è menzionato tra i beni confermati all'Abbazia di San Paolo fuori le mura.
Non è dunque chiara la dipendenza del paese dalla Chiesa di Tivoli o dall'Abbazia di San Paolo, tuttavia i Tiburtini occuparono di fatto il territorio e il castrum di San Polo. La questione fu risolta solo nel 1143 quando i Tiburtini furono militarmente costretti a rinunciare e a giurare dinanzi a Papa Innocenzo II di rispettare i beni della Chiesa.
Dopo l'anno 1143 non si trova più traccia dell'appell'ativo "Jana".
Inizia un lungo periodo di lotte con i paesi vicini ed in particolare, ancora una volta, con Tivoli che aveva larghissima giurisdizione territoriale comprendente ben 52 castelli e che avrebbe voluto sottomettere anche San Polo.
Impresa che mai gli riuscì, grazie alle qualità guerriere dei sampolesi, alla protezione della Chiesa e all'alleanza stretta con la famiglia Orsini che nel 1390 ottenne ufficialmente il feudo di San Polo.
Sotto la legale dipendenza degli Orsini San Polo consolidò la sua potenza militare, ma conobbe anche un notevole sviluppo civile e culturale godendo per queste ragioni di crescente prestigio. Questo stato di cose fu bruscamente interrotto però nel 1418 quando il Concilio di Costanza annullò tutte le leggi e le concessioni fatte durante lo Scisma.
I monaci di San Paolo fuori le Mura tornarono così ad essere i legittimi proprietari del Castrum, rivenduta nel 1429 per diecimila ducati alla stessa famiglia Orsini che nel periodo 1433/1439 realizzò l'attuale castello di forma quadrangolare, avente al centro l'antica rocca e munito agli angoli di mura merlate dalle spesse mura.
La dipendenza reciproca tra San Polo e gli Orsini diveniva sempre più forte: gli abitanti trovavano nei nobili feudatari disponibilità e prospettive di progresso, i secondi contavano sui sampolesi come validissimi soldati nella difesa del feudo e nelle lotte territoriali. Questo legame venne sancito nel 1479, a cura di Napoleone Orsini, dall'emanazione di uno Statuto in cinque libri redatto in volgare. Il documento, depositato oggi presso il Senato della Repubblica, regolava i rapporti tra feudatario e comune e normalizzava la vita interna e l'amministrazione: San Polo era ormai regolarmente inserito nell'Amministrazione dello Stato Pontificio.
Il legame militare e religioso del paese con la famiglia Orsini cessa nel 1558 quando San Polo venne venduto al Cardinale Piero Donato Cesi.
Sotto la famiglia Cesi San Polo perse tutte le caratteristiche che ne avevano fatto una fortezza militare: il castello venne adibito a lussuosa residenza e il paese guadagnò nuovo prestigio non più per le imprese belliche dei suoi abitanti ma per la fama degli illustri personaggi che lo frequentavano. In conseguenza di tali mutamenti, per ordine del Barone Federico Cesi nel 1591 fu adottato un nuovo Statuto. Il castello assunse la denominazione di "Palazzo Baronale".
Nel 1603 il palazzo è prima sede dell'Accademia dei Lincei, considerata la prima accademia di ricerca scientifica moderna e frequentata dai più illustri scienziati dell'epoca tra i quali spiccava Galileo Galilei.
