Sajambre formó parte del núcleo primigenio del Reino de Asturias y, a favor de la participación de los habitantes de esta área en el movimiento de resistencia contra los árabes acaudillado por Pelayo, existen topónimos en la zona relativos a este caudillo. Tal es el caso de la antigua denominación de Peña Santa como "Mensa Pelagii" o "Mesa de Pelayo".
Durante el siglo X los poderosos condes leoneses de Flaínez poseían tierras en Sajambre y en los siglos XI y XII el monasterio de Sahagún se convierte en el principal dueño de las tierras sajambriegas. Además, en el siglo XII se establece el límite entre las diócesis de Oviedo y León en el Puerto de Beza y no en el del Pontón, cuyo acceso resultaba mucho más cómodo facilitando las comunicaciones con la vertiente meridional de la Cordillera. Todo ello llevó a que los destinos de Sajambre quedaran unidos al Reino de León. Al menos desde el siglo XIII Santa María de Oseja es ya una parroquia perteneciente a la diócesis de León, siendo su patrón el monasterio de Sahagún.
En el año 1291 está documentado por primera vez el concejo de Sajambre, cuyos límites fueron desde el siglo XIII prácticamente los mismos que en la actualidad.
Durante la Baja Edad Media (siglos XIV y XV) Sajambre perteneció al distrito administrativo castellano conocido como la Merindad de las Montañas de Aguilar y Monteagudo. Los abusos cometidos por los miembros de la nobleza, que intentaron usurpar los concejos de la Merindad, fueron motivo de diversos enfrentamientos. Asimismo, en la Baja Edad Media y Moderna, Sajambre está rodeado de terrenos mancomunados entre varios concejos, que fueron pasando gradualmente a bienes de propios, lo que también fue causa de litigio durante toda esa época.
En el siglo XVII se repara la vieja calzada romana a su paso por Sajambre por voluntad de Don Pedro Díaz de Oseja, arcediano de Villaviciosa. Desde entonces se llamará "Senda del Arcediano". También se crea entonces la primera escuela elemental en Oseja.