Centro agricolo della provincia di Pisa, situato nella valle inferiore dell'Arno, Palaia ha probabili origini etrusco-romane. Tuttavia il borgo si sviluppa solo nell'Alto Medioevo ed è citato per la prima volta in un documento del 980. Durante il Medioevo il castello di Palaia si trovò al centro di un'aspra contesa tra le potenti città di Firenze, Pisa e Lucca, le quali intendevano estendere la propria giurisdizione al castello di Palaia per via della sua posizione strategica tra le valli dei fiumi Arno e Era. La contesa si risolse con interventi ripetuti degli imperatori germanici, nel 1191 di Enrico VI, nel 1209 di Ottone IV e infine Carlo IV che assegnò la giurisdizione politica sul borgo alla Repubblica di Pisa e il possesso di parte del castello di Palaia ai Vescovi di Lucca.
Tra i monumenti di maggior pregio storico-artistico menzioniamo la Pieve di San Martino, in stile romanico-gotico decorato con archetti pensili, l'antica Chiesa di Sant'Andrea, la medievale porta d'ingresso del paese su cui campeggiano un campanile cuspidato e la Torre Civica.