Il centro prende il nome dalla pieve di San Pietro a Neure, di origini antichissime, posta sulle falde meridionali del poggio di Montecatini lungo la la direttrice Lucca - Pistoia sull’antica via Cassia. Si ritiene che fosse stata fondata dal vescovo di Lucca, Frediano, forse prima che la Valdinievole fosse invasa dai Longobardi, nel 570. Ad ogni modo abbiamo notizia per la prima volta della chiesa da un documento del settecento, oggi custodito nell'archivio arcivescovile di Lucca. In quel documento il vescovo di Pistoia, Giovanni, si impegnava con il vescovo di Lucca, Balsari, a riconoscere la giurisdizione di quest’ultimo sulle pievi di Neure e di Celle. 
L’importanza della pieve crebbe così tanto, probabilmente a ragione della sua posizione, che negli anni intorno al Mille dipendevano da essa almeno dieci cappelle.

A seguito degli eventi bellici che interessarono la Valdinievole fra il XII e il XV secolo, tuttavia, il pievano con il suo capitolo si trasferisce a Montecatini nella chiesa di San Michele, che assumerà nel tempo, oltre ai molteplici benefici, il nome della pieve madre, la quale a sua volta sarà in seguito dedicata a san Marco. 

Questo passaggio, così importante per la storia del luogo, è raffigurato simbolicamente nello stemma comunalestesso, in cui le chiavi di san Pietro, antico patrono, sono sostenute dal leone alato dell'evangelista Marco.
Verso la fine del cinquecento la chiesa di San Pietro cominciò ad essere denominata di San Marco e solo nel 1908 fu riconosciuto alla chiesa di Pieve a Nievole il diritto di essere nuovamente intitolata a San Pietro.

Dal XIX secolo grazie all'incremento delle attività agricole, Pieve a Nievole conobbe una seconda fase di crescita in cui rivestì grande importanza, come già per il centro medioevale, la direttrice costituita dalla strada che attraverso Serravalle da un lato e Montecatini dall'altro collega Pistoia a Lucca. La stessa piazza del mercato - risistemata nella sua fisionomia attuale solo all'inizio di questo secolo - si attesta lungo questa importante via commerciale. In tempi più moderni alla strada si sono affiancate con identica direzione la tranvia, la ferrovia e oggi l'autostrada.

La costruzione della ferrovia Pistoia - Lucca - Pisa fu considerata una delle realizzazioni più rilevanti in Toscana del secolo scorso. La sua esecuzione fu affidata, nel dicembre 1841, ad una società costituitasi a Lucca con la partecipazione anche di capitali stranieri e la sua realizzazione, iniziata nel 1853, durò tre anni. Il passaggio della nuova linea ferroviaria accelerò notevolmente il processo di progressivo spostamento della popolazione verso la fascia pedecollinare. Pieve era anche divenuta, insieme ai bagni di Montecatini, sede della stazione ferroviaria e divenne così un importante centro capace di attirare gli abitanti dei comuni limitrofi. Pieve a Nievole all'ombra dei bagni di Montecatini, crebbe così di importanza e alla fine del 1800 cominciò a far sentire il peso di questa nuova situazione avanzando a più riprese la richiesta di diventare comune autonomo.

Nel 1891 l'amministrazione provinciale di Lucca, da cui dipendevano i comuni della Valdinievole dall'unità d'Italia (e dalla quale saranno staccati solo nel 1928, quando si costituirà la provincia di Pistoia), concesse finalmente una più vasta rappresentanza all’interno del consiglio comunale di Montecatini a Pieve a Nievole; questo provvedimento però risultò tardivo ed insufficiente, perché ormai era maturata la volontà di amministrarsi autonomamente. Questa situazione si risolse solo quando l'onorevole Ferdinando Martini presentò il progetto di legge che prevedeva la costituzione in comune autonomo della frazione di Pieve a Nievole, comune che fu istituito ufficialmente solo nel 1905 e l’edificio seicentesco denominato Casa Porciani ne è divenuto la sede.

Oggi la direttrice di sviluppo rappresentata dalla strada statale è chiusa dalla notevole urbanizzazione dei comuni limitrofi di Monsummano e di Montecatini. Pieve si è così dovuta sviluppare trasversalmente aprendosi oltre la ferrovia e l'autostrada nella piana strappata al padule che fino a pochi decenni fa costituiva ancora, con i suoi terreni fertili, la principale risorsa economica.