Selon le Dictionnaire des Communes, le village de Valay daterait du XIIème siècle. Son château qui appartenait aux moines de Corneux fut cédé à la reine Jeanne pendant un de ses séjours à Gray, en 1324.
En 1614, Valay comptait 88 feux, soit environ 350 habitants. Après les guerres du XVIIème siècle, le village fut réduit à une vingtaine de maisons, soit environ 80 habitants. “La terre de Valay qui appartenait anciennement à la famille de robe Mairot passa, au commencement du XVIIème siècle, aux Pétremand par le mariage de Jean Pétremand, conseiller au parlement, avec Etiennette Mairot.”
Valay s’est largement développé à partir du XVIIIème siècle. “Il doit son agrandissement et sa prospérité à un sol fertile, riche en minerai de fer, et surtout à ses usines métallurgiques qui, produisant annuellement 40 000 quintaux métriques de fonte renommée, ont attiré un grand nombre d’ouvriers employés soit à l’extraction, au lavage et au transport du minerai, soit dans les trois hauts-fournaux de Valay.
Le village se partage entre Grand et Petit-Valay. Le Vieux-Fourneau dépend du Grand-Valay et est aujourd’hui classé au titre des Monuments Historiques. Les deux autres ont été construits sur les ruines de l’ancien château féodal, dont trois tours ont été conservées”. Les deux sites appartiennent à des particuliers, rue du Châtelard et rue du Vieux Château.
Le XIXème siècle a vu la construction de l’église Saint Pierre et Saint Paul sur l’emplacement d’une ancienne chapelle. Bâtie en 1842, il s’agit d’un “édifice bien conçu dans ses proportions extérieures” qui contient notamment un “Chemin de croix et une Remise des clés, peintures qui sont fort estimées. En 1864, un artiste distingué, Monsieur Ménissier, avait commencé des ouvrages de décor au chœur et sous les coupoles.” Tout ce qui était alors prévu n’a toutefois pas pu être terminé en raison du décès accidentel de l’artiste sur un autre chantier. Plusieurs objets d’art sont classés : chemin de croix, statues, tableaux, etc. L’église et ses escaliers sont inscrits au titre des Monuments Historiques.
Le 24 novembre 1857, est inauguré le monument Pétremand de Valay, financé par une souscription publique – la commune et 200 foyers y ont participé -, en l’honneur des bienfaiteurs de la commune : Désiré Adrien de Pétremand de Valay (1758-1849) et Françoise Marie-Louise Augustine Adélaïde de Savignac de la Mothe-Fénelon (1767-1847), son épouse. L’intérêt historique et artistique de cette oeuvre tient à l’exceptionnelle qualité de la réalisation en fonte du couple de bienfaiteurs par une célèbre fonderie de Besançon, la fonderie Saint-Eve. Le modèle en plâtre, grandeur d’exécution, dû au sculpteur bisontin Joseph Salomon Piguet (1810–1873) et utilisé par le mouleur J. P. Franceschi de la maison Saint-Eve, est conservé dans le hall de la mairie. Ce modèle est inscrit à l’inventaire supplémentaire des monuments historiques. Quant au socle initial, en pierre sculptée et armoriée, il a malheureusement disparu, mais les archives permettent de connaître son volume et ses inscriptions d’origine. Ces documents et les discours lus lors de l’inauguration permettent d’affirmer que Monsieur et Madame de Pétremand de Valay ont aidé de nombreuses personnes dans le besoin et ont permis la création d’une école des filles, une école des garçons, un asile pour enfants en bas âges, un dispensaire, ainsi que le cimetière actuel et plusieurs objets d’art présents à l’église.
Le Château abritant l’actuelle école primaire a été construit, au XVIIIème siècle, par la famille de Pétremand même si les archives disponibles ne permettent pas de dater précisément sa construction.
D’autres éléments du patrimoine rappellent que Valay a certes connu des périodes difficiles marquées par les guerres et maladies, mais a également vécu des moments plus glorieux. En témoignent l’architecture de la mairie et autres demeures, le nombre de lavoirs, croix, vieilles pompes, etc.
Au hameau de Sainte-Cécile, des restes d’une ancienne chapelle à fenêtres ogivales sont encore visibles. “Ce fut longtemps un but de pèlerinage ; on allait puiser de l’eau à la fontaine voisine, on ne dit pas à quelle intention, ni contre quelle maladie ou quelle infirmité. La chapelle fut renversée en partie pendant la Révolution.” Selon les anciens, la source miraculeuse de Sainte-Cécile soignait la cécité.
