Aucune trace antique n’est signalée sur le territoire mais l’ancien nom latin de Noviolo villa in pago Andegavino, indique probablement l’existence d’une villa gallo-romaine.
Ce nom d’origine subira de nombreuses modifications, liant sa dénomination à Passavant – Niolium proper Passavant ( en 1311 ) , Nyolium subtus Passaventum ( en 1435 ) puis Nieuil sous Passavant ( en 1782 ) et enfin Nueil en 1836 pour devenir Nueil sur Layon selon le décret de 1926.

On raconte qu’un droit féodal pittoresque frappait les habitants du bourg, celui de devoir chaque année atteler 24 bœufs à une charrette chargée d’un roitelet perché au sommet d’une gaule.

En 1789, une partie du fief de Nueil sous Passavant dépendait de Vihiers, le reste de Saumur. En 1792 fut créé le canton de Nueil sous Passavant et en 1801, la commune est rattachée au canton de Vihiers.

Nueil fut éprouvée par les guerres de Vendée : le 8 floréal, an II ( 27 avril 1794 – jour de la Quasimodo  ), une importante troupe vendéenne ( vraisemblablement 600 hommes environ ) commandée par Stofflet, l’ancien garde-chasse de Maulévrier transformé en chef de guerre, entre dans la commune, pillant les maisons à la recherche de vivres. Douze habitants, dont le Maire M. Pilet, s’enferment dans la tour de l’église et s’y défendent à coups de fusil. Le feu est mis à l’église et au clocher. La voûte en pierre tient bon et les balles tirées du clocher, déciment les assaillants. Les « résistants » sont alors dégagés après la trève de la nuit. Le maire, seul, blessé, meurt quelques jours plus tard.
En 1830, quand la Garde nationale reprend les armes,le drapeau tricolore vient s’incliner devant cinq survivants de l’an II.
Le 5 mai 1895 est alors inauguré le monument des douze braves , sous la forme d’une colonne  de granit dressée sur la place d’armes. Elle est l’œuvre du sculpteur Moiné de Coron. Elle est l’un des seuls monuments républicains du Maine-et-Loire.

En 1832, un poste de garde destiné à l’usage de la Garde nationale et des militaires envoyés en station sur le territoire communal fut construit sur la place du village. En 1999, le bâtiment est aménagé en lieu public.

Inaugurée en 1896, la ligne ferroviaire du « Petit Anjou » desservait le bourg où était installée une gare. Cette ligne, Cholet- Saumur, traversait des contrées rurales où la viticulture apportait le gros du trafic. Le service voyageurs fut supprimé en juillet 1946 et le trafic marchandises en 1947.

L’électrification du bourg a débuté en janvier 1914, a été suspendu pendant la guerre et a repris en 1919.