L'actuelle commune de Villeneuve, créée à la Révolution française, correspond en tout ou partie au territoire de l'ancienne paroisse d'Agnereins, chef-lieu d'un ager au Haut Moyen Age. Le centre de gravité de cette ancienne circonscription se trouvait au nord de la commune actuelle, où subsiste un hameau de ce nom. Aux 12e-13 siècles, trois seigneuries s'établissent sur ce territoire, le fief de Gravains (qui possédait des fourches patibulaires et un pilori au hameau d'Agnereins), le fief de Villion et le fief de la Mottadée, réunis par la suite au 18e siècle dans les mains des comtes de Sève. Les poypes ou châteaux de ces petits seigneurs ont entièrement disparu, à l'exception de la maison-forte de Villon.

Villeneuve parait être une fondation nouvelle du 11e siècle, liée au contexte de renouveau démographique et commercial et de défrichement. La première mention de Villeneuve remonte à 1097. La paroisse, rattachée au diocèse de Lyon, est placée sous le double vocable de sainte Madeleine et saint Clair. La maison-forte de Villeneuve (ancienne poype aujourd'hui disparue, au centre du village) est achetée en 1327 par les sires de Beaujeu, qui en feront en 1406 le siège d'une des douze châtellenies de Dombes. La place forte parait bien entretenue jusqu'au milieu du 16e siècle, mais elle est dite ruinée en 1561 et ses vestiges sont vendus au 17e siècle à Gaspard Vincent de Panette qui fait construire son château sur les ruines et établit un domaine érigé en terre noble en 1728.

Villeneuve possède un caractère urbain confirmé par l'existence de deux foires annuelles au 15e siècle et de murs de ville, toujours attestés en 1762. Le procès-verbal de prise de possession de la Dombes en 1561 indique que "Villeneuve est une ville avec un vieux château tout ruiné, environné de fossés, et fermé de hautes murailles de briques".

En 1762, au moment de la réunion de la Dombes au royaume de France, il y avait 12 maisons au bourg de Villeneuve, 19 à Chanteins et 20 à Agnereins. La paroisse et le village de Chanteins, situés à l'est du bourg, sont réunis à la commune de Villeneuve créée en 1793. Si les anciennes églises ou chapelles d'Agnereins et d'Ouroux disparaissent au 19e siècle, Chanteins conserve en revanche son église romane, attesée dès la fin du 11e siècle. Encore au début du 19e siècle, la commune est émaillée d'étangs, répartis sur Agnereins (8), Villon, Chanteins (13) et Mortier (5).