Parece que los primeros asentamientos tuvieron lugar en el neolítico-bronce, hace unos 5000 años. Estos primeros pobladores concentraban su actividad en las terrazas del río Valdavia, que es donde esporádicamente aparecen restos de sus útiles de piedra y de cerámica. Recientemente apareció siguiendo el curso del Valdavia aguas abajo y entre las localidades de Abia de las Torres y Osorno un monumento megalítico funerario de esa misma época.
Desde el siglo XIII perdemos el rastro documental a la ermita y Cofradía de Esperina y tenemos que esperar a que transcurran casi 400 años para encontrar otro documento fechado en la casa y ermita el 5 de Diciembre de 1616, donde quedan recogidas las reglas de esta antigua cofradía. El topónimo de Bárcena como es de su homónimo río parece provenir de una voz romana “vargina” o acaso de barco o barranco poco profundo, en sentido de tierra hundida y, lógicamente húmeda.
Su monasterio de Nuestra Señora de los Remedios fue fundado, según documentación en 1595 adscrito a la Orden se San Basilio Magno de Roma, y del que aún se conservan algunos restos consolidados y rehabilitados. Con la invasión napoleónica ese monasterio fue asolado, volviendo a habilitarlo algunos monjes hasta la desamortización de 1836. Muy cerca se mantiene la casa salaniega de la familia de los Madrid y Mendoza de la Vega, Enrique de la línea de Aguilar. Desde luego el casco urbano de Bárcena es uno de los mejores preservados y acondicionados de esta zona palentina.
Su iglesia parroquial, dedicada al Apóstol Santiago, esta construida a base de ladrillo y mampostería en una sola nave y tres tramos cubiertos por bóvedas de aristas y crucería. En la portada renacentista se lee que se construyó la iglesia en 1551. En el lado del Evangelio se guarda una interesante escultura gótica de la Virgen con el Niño de primeros del siglo XIV, un retablo rococó, etc. En el Presbiterio, un Santiago Matamoros del siglo XVII. Ya en 1232 existía en Bárcena la Iglesia de Santa María de la Esperina, favorecida por los Lara, gran familia de la nobleza medieval castellana.
Se funda en Bárcena un convento de la Orden de los Basilios. Este es un acontecimiento singular para la diócesis de Palencia, si tenemos en cuenta que la provincia eclesiástica de Castilla solo se fundaron ocho monasterios (Valladolid, Cuellar, Madrid, Alcalá de Henares, tres en la provincia de Salamanca y el de Bárcena de Campos) y en la península diecinueve cenobios que, que dos siglos después se habían quedado reducidos a doce.
Bárcena a pasado de tener 172 habitantes en 1850, a 260 en 1900; 253 en 1940; 240 en 1960 y tan solo 62 en 2016.