Desde su repoblación en la Edad Media por los su topónimo fue «Villar de la Vieja», donde la denominación «villar» significaría «pueblo» en lengua leonesa, desconociéndose el origen de la referencia a «la vieja», la otra parte del topónimo, que fue posteriormente apocopado hasta el actual «Villavieja», al que en 1916 se le añadiría «de Yeltes» en referencia al río que baña el término municipal.