Die erste urkundliche Erwähnung des heutigen Ortes stammt aus dem Jahr 866, als die Abtei Prüm einer Frau namens Hiedilda Land und Weinbergen bei Valwig vergab.[Anm. 6] Dort erscheint Valwig als „Falavoia“; in weiteren Urkunden aus dem Jahr 892 und 1130 ist von „Falaveia“ bzw. „Valefaye“ die Rede. Neben dem Kloster Prüm verfügten unter anderem auch die Abtei Maria Laach (seit 1130) sowie das Kollegiatstift von Münstereifel (seit 1231) über Weinberge bei Valwig und Ländereien auf der Höhe im Umfeld des heutigen Valwigerberg.[Anm. 7] Zudem werden unter anderem auch die Klöster Stuben (belegt seit 1252) und Engelport sowie das Kastorstift zu Karden, das Mainzer Domkapitel, der Kurfürst von der Pfalz und die Herren von Winneburg als Grundbesitzer in Valwig genannt.[Anm. 8] Den Zehnten erhielten die Herren von Virneburg, die ihren Anteil im 14. Jahrhundert teilweise an Kurtrier verkauften. Nach einem Rechtsstreit gingen Teile des Zehntes auf den Chorbischof von St. Kastor in Karden über. [Anm. 9] Der Weinbau an den Schieferhängen von Palmberg und Herrenberg blieb vom Mittelalter bis in die Gegenwart von herausragender wirtschaftlicher Bedeutung für den Moselort.[Anm. 10] Hiervon zeugen unter anderem einige erhaltene Kelterhäuser des 16. Jahrhunderts, die das Ortsbild von Valwig bis heute prägen.[Anm. 11] Darüber hinaus war auch der Ackerbau durch die Höfe auf dem Valwigerberg von Bedeutung; zudem verlieh Kurtrier im Jahr 1541 das Recht zur Errichtung einer Schiffsmühle auf der Mosel.[Anm. 12]

Grund- und Landesherr in Valwig war das Trierer Erzstifts, das zudem die Gerichtsbarkeit innehatte und über das Recht über Wasser, Weide und Wald verfügte. Das Stift Münstermaifeld belehnte die Herren von Treis mit den Vogteirechten von Valwig, bis diese die Vogtei 1484 endgültig an das Stift verkauften.[Anm. 13] Valwig besaß ein 1377 erstmals urkundlich bezeugtes Gericht, dem auch Ober- und Niederernst angehörten. Die niedere und höhere Gerichtsbarkeit hatte Kurtrier inne.[Anm. 14]

Valwig entwickelte sich am Fuße eines steilen Berghangs auf der rechten Moselseite im Umfeld einer 1220 erstmals erwähnten und dem heiligen Martin geweihten Kapelle. Diese gehörte als Filialkirche zum Pfarrbezirk von Bruttig, bis sie 1337 vom Trierer Erzbischof Balduin von Trier zu einer eigenständigen Pfarrei erhoben wurde.[Anm. 15] Die romanische Kapelle wurde zu Beginn des 19. Jahrhunderts aufgrund von Baufälligkeit abgerissen und durch einen Neubau nach den Plänen des Johann Claudius von Lassaulx ersetzt.[Anm. 16]

Die Reformation setzte sich in Valwig ebenso wie im Großteil des Trierer Erzstifts nicht durch.[Anm. 20] Während des Pfälzischen Erbfolgekriegs konnte die Wallfahrtskirche auf dem Valwigerberg von dem Rektor Benediktus Brühl von ihrer Zerstörung durch umherziehende Truppen bewahrt werden.[Anm. 21] Hiervon abgesehen unterschied sich die Entwicklung von Valwig in der Frühen Neuzeit im Wesentlichen nicht von der regionalen Ereignisgeschichte.[Anm. 22] Die Existenz einer jüdischen Gemeinde ist für Valwig nicht bezeugt.[Anm. 23]

Mit der Besetzung des linksrheinischen Gebiets durch französische Revolutionstruppen im Jahr 1794 endete auch in Valwig die kurtrierische Landesherrschaft. Valwig wurde 1798 dem französischen Staatsgebiet zugeschlagen und war nun Teil der zum Kanton Zell gehörenden Mairie Beilstein. Unter napoleonischer Herrschaft wurde der Besitz der verschiedenen Stifte und Abteien in Valwig zwischen 1806 und 1812 von den französischen Behörden an Privatbesitzer versteigert.[Anm. 24] Die Besitzungen des Kirchenbenefiziums der Wallfahrtskirche auf dem Valwigerberg wurde hingegen auf Veranlassung des letzten Rektors des Benefiziums von einem Konsortium von Valwiger Bürgern erworben und der Kirchengemeinde von Valwig übertragen.[Anm. 25]

Im Zuge des Wiener Kongresses fiel Valwig 1816 zur Landbürgermeisterei Treis, die zum Kreis Cochem innerhalb des Regierungsbezirk Koblenz gehörte.

Während des Ersten Weltkriegs fielen 11 aus Valwig stammende Soldaten.[Anm. 26] Die Kirchglocken der Valwiger Pfarrkirche konnten kurz vor Ende des Krieges aufgrund des Ausbruchs der Novemberrevolution 1918 vor dem Einschmelzen bewahrt werden.[Anm. 27] Während des Zweiten Weltkriegs fand ein mehrtägiges Artilleriegefecht zwischen den bei Kail in der Eifel lagernden Amerikanern und den deutschen Truppen auf dem Valwiger Berg statt, das die Wallfahrtskirche auf dem Valwiger Berg nahezu unbeschadet überstand.[Anm. 28] Valwig gehörte seit 1933 zum Amt Cochem und ist seit 1969 Teil der Verbandsgemeinde Cochem-Land (Seit 2009 Verbandsgemeinde Cochem). Der Gemeinde gehört der Ortsteil Valwigerberg sowie die Einzelhöfe Pfalzerhof und Josephshof an. Die Ortsgemeinde Valwig hat heute (Stand: 31. Dezember 2021) 435 Einwohner:innen.