A primeira referência escrita ao topónimo Cerdeira na região data de 1229. Trata-se do primeiro foral de Castelo Mendo, concedido por D. Sancho II. Na descrição dos limites do novo concelho, em terras conquistadas aos árabes em meados do século anterior, é designado o Cabeço da Cerdeira, entre Porto Mourisco e o Cabeço do Homem. As igrejas do novo concelho dependiam da diocese de Viseu.

Após a primeira vaga de ordenamento e repovoamento da margem esquerda do rio Coa, na primeira metade do século XIII, D. Afonso III concedeu foral à Cerdeira, a 1 de maio de 1253. Em 1264, o mesmo rei ordenou ao concelho de Castelo Mendo o respeito pela propriedade e pelas prerrogativas que o mosteiro de Santa Maria de Aguiar detinha na Cerdeira . Em 1279, a paróquia da Cerdeira, ao contrário das restantes paróquias do concelho de Castelo Mendo, dependia desse mosteiro, em terras de Ribacôa, leonesas até ao Tratado de Alcanices, em 1297, e na diocese leonesa de Ciudad Rodrigo até 1403.

É portanto provável que sejam da segunda metade do século XIII a ponte românica de seis arcos redondos que continua a atravessar o rio Noéme e o desaparecido reduto com atalaia ou torre de vigia que se situava na pequena colina sobranceira à aldeia e ao rio, na sua margem norte. A ponte era, então, o único ponto permanente e seguro de passagem norte-sul, entre a Guarda e a fronteira, e serviria o caminho medieval que ligava Pinhel a Castelo Branco.

A fortificação foi destruída durante as invasões francesas, no início do século XIX e, segundo a tradição oral local, as casas em redor do outeiro foram construídas com as pedras do chamado castelo e a atual torre do relógio foi construída a partir da antiga atalaia. Em 1770, a Cerdeira integrou a nova diocese de Pinhel que viria a fundir-se com a da Guarda, em 1882.

Entretanto, com a extinção do município de Castelo Mendo, em 1855, a Cerdeira tinha passado a integrar o concelho do Sabugal e, em 1880, com a inauguração da linha ferroviária da Beira Alta, tinha entrado em funcionamento a única estação com serviço de mercadorias, entre a Guarda e Vilar Formoso, junto à ponte que ligava o norte e o sul da margem esquerda do rio Coa. Estes foram fatores determinantes para o desenvolvimento económico e social da freguesia que se tornou, nas décadas seguintes, um importante entreposto regional por onde era escoada a abundante produção de castanha e, principalmente, batata.

Entre 1757 e 1890, os fogos passaram de 74 para 115. Em 1890, a sua população era de 444 habitantes e, passado uma década, era de 524 habitantes. Na primeira metade do século XX, com cerca de 200 fogos, tinha escola masculina e feminina, farmácias, agências bancárias, tabernas, casas de pasto, hospedaria e estação postal. Em 1945, foi reconstruída a estrada entre a Cerdeira e o Sabugal. A maior parte da atividade ligada ao transporte ferroviário desenvolveu-se em redor da estação, criando uma nova área urbanizada na margem sul do rio. A parte antiga é conhecida como Povo, a parte mais nova, como Estação.