S'il ne fait aucun doute que le canton d'Estaing ait été peuplé dès la préhistoire, et probablement aussi à l'époque gallo-romaine, les plus anciennes sources qui mentionnent le village ne sont guère antérieures au 9e siècle. Toutefois, les analyses au Carbonne 14 menées en 2017 sur les reliques de saint Fleuret conservées dans l'église, attestent de la présence d'un castrum à la fin du 5e siècle.

Les premières sources à être quelque peu détaillées sont celles du cartulaire de Conques, qui signale vers 903, la possession d'une demeure au lieu-dit « Stanio » avec vignes, prés, pâturages, bois, garrigues, feux et voies d'eau, dont l'exploitation rapportait quelques revenus à l'abbaye. Il existe toutefois la possibilité que le cartulaire de Conques fasse plutôt mention du « Stanno » de la viguerie de Rodelle. Trente ans plus tard, vers 929, la demeure semble affermée à un nouveau locataire, nommé Alfred, qui doit reverser au monastère de Conques quatre « denairata » de cire chaque année en plus des revenus exigés par contrat. Un texte de 1081 ou 1087 officialise la donation de l'église d'Estaing à Montsalvy mais un deuxième document, daté de 1082, l'attribue à Saint-Victor de Marseille. En 1120, alors que l'église d'Estaing est confirmée dans les possessions de Montsalvy, elle figure toujours dans la liste de celles de Saint-Victor dressée par l'évêque Adhémar : « ecclesiam de Stagno ». Il semble qu'elle ait pu être une annexe de l'église de Trédou dans la commune de Sébrazac et qu'elle ait dépendu par conséquent de l'abbaye Saint-Amans de Rodez. L'église est d'ailleurs toujours placée sous le patronage de saint Amans.

À la fin du 13e siècle, dans un contexte marqué par l'intégration du comté de Toulouse à la Couronne de France et le renforcement de l'autorité royale sous Philippe le Bel, Raymond Ier est le premier seigneur d'Estaing à qui Charles d'Hozier, juge général des armes et blasons de France, accorde le titre de « baron » en 1296 en précisant qu'il « […] fut un des seigneurs du Rouergue auquel le Roy Philippe le Long écrivit au mois de juillet de l'an 1318 pour se trouver à l'ost qu'il avait convoqué». Avec lui, la notabilité incontestable du lignage estagnol se trouve confirmée par un titre de noblesse qui signe son appartenance à l'aristocratie. La Guerre de Cent Ans a donné l'occasion à cinq générations d'Estaing de faire reconnaître leur nom. Pour le futur Charles VII, Bégon participe aux conflits en Languedoc et Guyenne (1421-1423). Son frère puîné, Guillaume IV, sert aussi ce roi indissociable de l'épopée de Jeanne d'Arc, qui lui donne les villes de Bias et de Bessan en 1419 et l'invite dix ans plus tard à son sacre. Bégon avait reçu Pézenas, Guillaume est capitaine et châtelain de Najac. Comme lui il devient chambellan du roi, et, conseiller de Charles VII, il est ambassadeur auprès du roi de Castille en 1455. Il ajoute au titre de sénéchal du Rouergue la fonction de viguier et bailli de Nîmes. Le fils de Bégon, Jean II, participera à la confirmation du pouvoir royal contre le duc de Bourgogne en 1477.

Les sources apportant des certitudes sur Estaing à cette période sont si rares que l'on est amené valide des conjectures. Le Rouergue étant à l'avant-poste des désordres, le village n'a pas dû éviter les misères de la guerre. Dans sa thèse sur le Rouergue flamboyant, Nicole Lemaître, qui a analysé en détail les ordonnances de visites édictées à cette période, écrit que l' « on peut évoquer la puissance des garnisons épiscopales et seigneuriales de Séverac, Estaing, Salles-Curan et Muret, pour dissuader le brigandage ». Certainement, la position géographique d'Estaing et sa situation fortifiée lui auront permis d'être moins meurtri que d'autres paroisses. Si le Rouergue a moins souffert que le Quercy, la misère y est assez constante pour qu'on se plaigne des impositions au point que Charles VII demande en 1447 à l'évêque de Carcassonne de « faire la revue du pays de Rouergue » et de s' « informer de la faculté et du nombre des habitants »

Tout au long du 16e siècle, Estaing connaît quelques transformations et se pare de plusieurs édifices importants. En 1511, le pont, encore en usage actuellement, est déjà en construction, et François d'Estaing favorise son achèvement en accordant des indulgences. Puis le 18 juillet 1529, il consacre la chapelle Saint-Jean-Baptiste de l'Ouradou, qu'a fait construire autour de 1520 le prieur de Cambon-de-Mandailles, chanoine de la cathédrale de Rodez. Quelques années plus tard, en 1569, le collège séculier de six prêtres que le prieur avait instauré s'installe dans une maison confortable du bourg devenu l'actuel hôtel de ville. A Carmarans ou Hauterive plusieurs demeures s'inscrivent dans le style du début de la Renaissance. Le culte de saint Fleuret se développe considérablement. De cette époque date un reliquaire, le plus ancien conservé dans l'église d'Estaing, qui contient le fragment d'un os de l'avant-bras du saint. Dans le château, le logis qui ferme la cour basse sur sa partie orientale est mis au goût du jour. On construit alors le corps de logis principal qui domine la cour haute et, pour abriter l'escalier en vis, le donjon pentagonal couronné d'échauguettes. Plus tardifs sont l'extrémité sud du logis, avec sa petite échauguette et son toit mansardé, et le châtelet d'entrée.

Au 17e siècle, Estaing n'est qu'un bourg. Mais le cadastre, refait en 1659 par le notaire Amans Alboy de Bozouls, a permis à Albert Ginisty de conclure que la physionomie du village au milieu du 17e siècle avait des allures de petite ville. La population, estimée à environ 800 habitants, se répartissait dans sept quartiers. Pourtant, de ce bourg actif, qui jouissait d'un marché hebdomadaire et de quatre foires annuelles encore aux alentours de 1715, les vestiges du 17e siècle sont rares et représentent moins de 10 % des édifices de la commune. Rue Saint-Fleuret, les traces de croisées visibles depuis la rue d'une demeure avec une tourelle d'angle sur console prouvent sa transformation dans la première moitié du siècle. Le château lui-même prouve ce refus de la rupture. Jean III d'Estaing, dans les importants travaux qu'il entreprend jusque vers 1620, tend à conserver cette ligne directrice dans l'appartement qu'il fait réaliser au-dessus du portail.

Si le 18e siècle voit le déclin du château, le village libéré de la tutelle des comtes connaît en revanche un certain renouveau et plusieurs maisons sont reconstruites ou remaniées à cette époque. Il subsiste dans le village des éléments épars qui confirment les transformations du village sous l'Ancien Régime. À l'angle de la rue Belières, une petite maison, déjà présente à la fin du Moyen Âge fait l'objet d'aménagements. On y perce une porte et on refait la toiture. De même, l'édifice médiéval au n° 3 de la rue Basse, est-il mis au goût du jour avec un portail surbaissé au rez-de-chaussée. C'est dans la rue François d'Estaing que se sont concentrés pour la plupart les principaux travaux, dont restent au n° 6 quelques. Aux n° 20 et 22, la demeure est clairement classique avec son élévation ordonnancée. Les baies cintrées de l'étage et le garde-corps en ferronnerie sont caractéristiques du dernier quart du siècle, ce que confirme la date de 1774, gravée sur le linteau de la porte monumentale. C'est également en 1774 que Jeanne Baldit fait construire la plus vaste demeure du village, 8 rue du Collège. Dans la campagne environnante, on voit également s'agrandir certaines fermes. L'église Saint-Fleuret est aussi, à cette époque l'objet de soins : dans la seconde moitié du 18e siècle une grande partie de son mobilier est renouvelé, et le maître-autel ainsi que les chapelles latérales sont dotés de retables.

Au cours du 19e siècle, tandis que les religieuses commencent à relever le vieux château qui ne sera restitué dans son intégrité qu'après quarante ans de ténacité, les municipalités successives montrent parallèlement un empressement à effectuer des travaux d'envergure dans l'église Saint-Fleuret, qui dépasse de loin la volonté de procéder à son simple entretien. Ils commencent dès 1840, alors que les moyens financiers de la municipalité sont si limités qu'on vote une imposition extraordinaire, comme on l'avait fait pour assurer un traitement aux vicaires quatre ans auparavant. Après la reconstruction d'une chapelle de l'église, probablement la chapelle Saint-Antoine, l'achat de nouveaux terrains permet d'édifier, en 1843, une sacristie au sud-est sur l'emplacement de l'ancien cimetière, que l'on avait mis dix ans à déménager. Deux ans après, on consolide la chapelle de la Vierge, et les maçonneries sur toute la partie orientale de l'édifice, depuis la rue du Pont, sont reprises. Surtout on la dote d'un escalier monumental de 24 marches, en arc de cercle qui rend solennelle la montée vers le portail d'entrée. Quelques années plus tard, devant la poussée démographique, on fait le projet d'aménager près de la chapelle Saint-Fleuret, à l'emplacement de l'ancienne sacristie, une chapelle supplémentaire au nord. On choisit finalement, en 1852, d'élever une nouvelle église à Annat pour desservir les hameaux alentours où la population est en croissance importante. En prenant ces décisions la municipalité ne fait que répondre aux désirs de la majorité des paroissiens.

Il faudra donc attendre les années 1880 pour que les premières municipalités se trouvent souvent confrontées à des problèmes pécuniaires qui limitent leur capacité d'action. En attendant, on ne prend que des mesures qui ne coûtent guère et on n'engage de dépenses que si elles s'avèrent urgentes. Ainsi le pont de la Coussane à la rue du Pont, reconstruit en 1828 resta-t-il inachevé jusqu'en 1836. On procède aux réparations nécessaires aux rues ou au grand pont. De même on veille à la qualité des eaux de l'abreuvoir, réservé aux bestiaux, et à celles de l'aqueduc qui alimente le vivier de l'Abiuradou, où l'on lave le linge. Dans un intérêt de santé publique, on décide des horaires d'ouverture des auberges.

Le foirail est étendu en 1828 sur l'actuelle place Raynaldi ; en 1835, on démonte les piliers en pierre de taille de la porte qui fermait la rue d'Oultre à la sortie du village. En 1853, il devient évident que la rue Basse est trop étroite pour la circulation moderne et qu'il faut créer une nouvelle voie qui rejoigne la départementale Espalion - Entraygues le long du Lot. En 1860, on reconstruit le pont sur la Coussane, ce qui contraint la municipalité à acheter le terrain dans la rue principale pour obtenir un sommaire alignement des façades, et on commence l'aménagement du quai. Six années seront nécessaires avant qu'on ne marque son achèvement avec la bénédiction solennelle par l'évêque Delalle de deux statues monumentales en pierre sculptées par le ruthénois François Mahoux (1836-1901) : une Vierge à l'Enfant offerte à la paroisse par l'abbé Alauzet qui protège le pont de la Coussane, et la statue de l'évêque François d'Estaing, achetée par souscription publique, qui domine le Lot sur le Pont Vieux. À la même époque on installe le long de la route d'Entraygues, terminée cinq ans plus tôt, la brigade de gendarmerie dans une caserne conçue par Valat, sobre et austère, en moellons de schiste, dont le seul ornement est une porte d'entrée moulurée.

Les maisons construites au début du 20e siècle ne présentent guère d'originalité frappante, comme ces deux maisons au nord du village près de la chapelle Saint-Fleuret, « les Charmettes » ou sa voisine, « L'Escalière » datée de 1926 qui pourrait être sa jumelle. La reconstruction en 1932 de la maison Campo, au n° 11 de la rue Basse, ne se démarque pas plus par une grande nouveauté. En revanche trois maisons, élevées sur la route d'Espalion, témoignent de l'Art Déco. L'importante villa « Le Roc », comme sa voisine « au beau rivage » financées toutes deux par les enfants d'Estaing, émigrés à Paris, descendent de la route au bord du Lot, que domine leur oriel monumental en béton armé. La tourelle en coin de la villa du Roc fait écho à celle de la villa « au nouveau siècle » qui, en face à flanc de colline, possède elle aussi un bel oriel débordant. Cependant son ornementation la rend plus originale : son oriel est éclairé de verrières polychromes appuyé sur des consoles moulurées et sur le toit polygonal en ardoise de sa tourelle, couronnée de céramiques, un chat poursuit une souris. Les bâtiments de la seconde moitié du 20e siècle restent tout aussi banals, et révèlent dans l'imitation terne de l'architecture traditionnelle rouergate, un manque d'imagination lié sans doute à un souci de ne pas jurer avec le caractère médiéval du village. Par ailleurs, à la fin des années 1970, deux quartiers sont progressivement lotis, les hameaux de l'Escalière et de Malpas, eux aussi homogènes dans leur architecture standardisée.