Il territorio di Provaglio era sicuramente abitato in epoca preistorica. Reperti rinvenuti nelle torbiere fanno ritenere che vi esistesse un villaggio palafittico. Altri reperti archeologici attestano che Provaglio fu abitato ai tempi romani. Poi fece parte della pieve di Iseo, dalla quale si staccò attorno al 1200 coma parrocchia stabilita in San Pietro in Lamosa, la cui rilevanza artistica e architettonica merita un cenno a parte.

I primi insediamenti nella zona risalgono all'epoca preistorica, come testimoniato dal rinvenimento di vari reperti archeologici, tra cui figurano i resti di villaggi palafitticoli. Il toponimo, secondo alcuni, deriva dal germanico "proth", che significa "estremità, orlo, proda"; secondo altri, invece, si tratterebbe di un'evoluzione del latino PRAE VALLEM, ossia "prima della valle", o del greco "pro helios", 'in faccia al sole'. Le notizie relative al Medioevo vedono il territorio al centro degli scontri tra i feudatari bergamaschi e bresciani.

Infeudata alternativamente alle famiglie dei Visconti e dei Malatesta, dalla prima metà del XV secolo passò tra i domini della Repubblica di Venezia, che la assoggettò a pesanti imposizioni fiscali. Dopo il declino della Serenissima, sul finire del Settecento fu occupata dalle truppe napoleoniche, seguendo le successive vicende del resto della provincia, attivamente impegnato a sostenere la causa nazionale. Tra i monumenti figurano vari edifici di culto, tra cui meritano di essere citati: il monastero di San Pietro in Lamosa, sorto sul luogo di un'antica chiesetta, e la parrocchiale dei Santi Apostoli Pietro e Paolo, che, costruita all'inizio del XIX secolo, contiene pregevoli affreschi. Nell'architettura civile spiccano: la villa Oldofredi, nel cui giardino sono visibili le tracce di una torre di difesa; la villa Fenaroli, edificata nel XVII secolo ma più volte restaurata, e la villa Parzani.

Agli inizi del Quattrocento, Pandolfo Malatesta distrusse il castello. Durante le dominazioni veneta (durata circa tre secoli e mezzo), napoleonica e austriaca, la grande storia sfiorò appena Provaglio. Nel 1493 il comune di Provaglio contava 1.080 abitanti, mentre quello di Provezze ne aveva 620; nel 1590 gli abitanti erano rispettivamente 981 e 672.

Nel novembre del 1629, un reparto di lanzichenecchi in fuga dall'assedio di Mantova venne affrontato nei pressi di Provaglio. Ne rimasero uccisi una cinquantina e diciotto finirono prigionieri. Ma nella primavera successiva venne la peste a colpire duramente i due paesi: nel 1637 Provaglio scese a 744 abitanti e Provezze a 484. Nel secolo successivo la popolazione aumentò e nel 1766 Provaglio era abitato da 988 persone e Provezze da 573. Si ritenne che la chiesa di San Pietro in Lamosa fosse inadeguata a raccogliere i fedeli e sul finire del settecento si pose la prima pietra della nuova parrocchiale dei santi Pietro e Paolo terminata nel 1817. 

Già dal finire del settecento era iniziato lo sfruttamento dei depositi di torba nelle lame che occupò sempre più addetti alle escavazioni fino a raggiungere i duecento operai alla fine dell'ottocento, quando erano aperte sette cave. Poi gli occupanti diminuirono perché alla torba si sostituì prima il carbone e poi l'energia elettrica nelle filande iseane.
L'escavazione di torba riprese durante la seconda guerra mondiale per cessare del tutto negli anni sessanta. Si accentuò così il fenomeno, già in corso ma in misura limitata, dei lavoratori pendolari soprattutto verso Brescia; negli anni ottanta essi salirono a quasi ottocento, malgrado iniziative locali avessero avviato piccole e grandi industrie soprattutto nei settori meccanico, elettronico, della plastica e delle costruzioni. Dai 3161 abitanti censiti nel 1931 dopo l'aggregazione del comune di Provezze, si sono superati i 4000 abitanti nel 1951 e i 5000 nel 1991, allorché gli occupanti erano 1439 di cui 536 nelle aziende metalmeccaniche, 406 nel settore tessile ed alimentare, 141 nelle costruzioni.