عُثر في القرية على قطع أثرية تعود إلى العصر الحديدي الثاني، والفارسي، والهلنستي، والروماني، والبيزنطي والأموي، والعصور الصليبية/الأيوبية والمملوكية.

العصر العثماني:

تبعت بيتللو إلى الإمبراطورية العثمانية في عام 1517 مع كل فلسطين، وكانت تتبع ولاية شرق بيروت في الشام. في عام 1596 ظهر لأول مرة اسم بيتللو في سجلات الضرائب العثمانية، وكانت إدارياً تتبع ناحية القدس ضمن قضاء القدس، حيث دفعوا معدل ثابت للضريبة بنسبة 33,3٪ على المنتجات الزراعية المختلفة، مثل القمح، والشعير، والمحاصيل الصيفية، والزيتون، والماعز، وخلايا النحل

 في عام 1838 زار الباحث الأمريكي إدوارد روبنسون القرية وذكر أنها «قرية مسلمة ضمن منطقة بني حارث شمال القدس».

في أواخر العهد العثماني، في عام 1870، وصل المستكشف الفرنسي فيكتور جويرين إلى بيتللو، وقدر أن عدد سكانها حوالي 800 نسمة، كما أشار أنه فيها «أشجارًا رائعة» شمالها.

 يتوافق تقدير فيكتور مع قائمة إحصاء رسمي عثماني في نفس العام، والتي ذكرت أن في القرية 100 منزل يقطنها حوالي 430 رجل. 

عام 1882، أجرى صندوق استكشاف فلسطين الغربية مسحاً للقرية ووصفها بأنها «قرية متوسطة الحجم على أرض مرتفعة، بين بساتين أشجار الزيتون، وفيها بئر ماء إلى الجنوب الشرقي، وكذلك نبع إلى الشمال الشرقي.

 في عام 1896، قدر عدد سكان القرية بحوالي 588 شخصاً.

الانتداب البريطاني: 

في عام 1917، وقعت بيتللو بيد الجيش البريطاني، ودخلت القرية مع باقي فلسطين مظلة الانتداب البريطاني على فلسطين عام 1920 حتى وقوع النكبة عام 1948. أجرت سلطات الانتداب البريطاني تعدادا عاما للسكان عام 1922، وقد بلغ عدد السكان حوالي 252 نسمة، ثم ازداد عددهم حتى وصل إلى 440 نسمة جميعهم مسلمين في تعداد عام 1931.

 أما في تعداد عام 1945، فبلغ عدد السكان حوالي 490 نسمة وجميعهم مسلمون 

قامت هيئة الأمم المتحدة عام 1947 بمحاولة لإيجاد حل الصراع العربي اليهودي القائم على فلسطين، وقامت هيئة الأمم بتشكيل لجنة "UNSCOP" المتألّفة من دول متعدّدة باستثناء الدّول دائمة العضوية لضمان الحياد في عملية إيجاد حلّ للنزاع.

قامت اللجنة بطرح مشروعين لحل النزاع، تمثّل المشروع الأول بإقامة دولتين مستقلّتين، وتُدار مدينة القدس من قِبل إدارة دولية. وتمثّل المشروع الثاني في تأسيس فيدرالية تضم كلا من الدولتين اليهودية والعربية. ومال معظم أفراد اللجنة تجاه المشروع الأول والرامي لتأسيس دولتين مستقلّتين بإطار اقتصدي موحد. وقامت هيئة الأمم بقبول مشروع اللجنة الدّاعي للتقسيم مع إجراء بعض التعديلات على الحدود المشتركة بين الدولتين، العربية واليهودية، على أن يسري قرار التقسيم في نفس اليوم الذي تنسحب فيه قوات الانتداب البريطاني من فلسطين. وكانت بيتللو في ذلك الوقت إدارياً ضمن قضاء رام الله، التي تم الحاقها بالدولة العربية المُقترحة.

الحكم الأردني:

 في أوائل خمسينيات القرن العشرين أتبعت بيتللو للحكم الأردني بين حربي 1948 و1967، وكان عدد سكانها آنذاك حوالي 1,535 نسمة عام 1961.

عدوان الخامس من حزيران 1967:

وقعت بيتللو في يد الاحتلال بعد حرب النكسة. 

السلطة الفلسطينية

بعد تأسيس السلطة الفلسطينية، تسلمت السلطة الوطنية الفلسطينية القرية بيتللو، ووضعتها تحت سيطرتها المدنية حسب اتفاقيات أوسلو، وألحقتها ببلدية الاتحاد (دير عمار، بيتللو، جمالا). وفقاً للاتفاقيات عام 1995، قُسمت أراضي الاتحاد إلى قسمين: الأول شكل حوالي 41.2% وعرف باسم المنطقة «ب»، بينما القسم الآخر والذي شكل النسبة المتبقية عرف باسم المنطقة «ج». ألحقت القرية إدارياً لمحافظة رام الله والبيرة.