Según algunas fuentes, la historia de Los Palacios y Villafranca se remonta a la época romana. Se cree que en la zona existió un núcleo de población llamado Searus, que más tarde los romanos rebautizaron como Searotinus. Como ciudad romana, Searotinus tenía derecho a acuñar monedas. Numerosos restos de cerámica, cimientos de edificios, pilares, monedas e incluso tumbas de restos humanos dan crédito a la hipótesis de que existió esta población.
Durante la dominación musulmana, el poblado se denominó Serotín o Saracatín, y con el tiempo se transformó en Seracatín o Saracatino, probablemente lugar de paso y descanso de los viajeros del antiguo camino que unía el puerto de Gades con Hispalis. Debió existir en esta época un pequeño castillo árabe, llamado Al-mudeyns («pequeño pueblo»), que habría sido conquistado por Fernando III a mediados del siglo XIII. Posteriormente, el pueblo perdió su carácter militar y fue abandonado como zona ganadera y cinegética.
A mediados del siglo XIV, Pedro I el Cruel construyó un palacio («La Atalayuela») sobre los restos de un antiguo castillo árabe en esta zona como residencia de caza. Este es el origen del nombre de la ciudad. A principios del siglo XV, el inmueble pasó a ser propiedad de los duques de Arcos, ya no un palacio real, sino un pequeño asentamiento rural.
El asentamiento de Los Palacios ocupa una pequeña colina con la llanura aluvial y el canal del Cano de la Vera al sur, el río Laia que se desvanece al norte y las tierras bajas pantanosas al oeste. La urbanización posterior se desarrollará hacia el este por la carretera de Utrera.