Le premier âge du fer, dit "de Halstatt" (600 ans av. J.-C.), est représenté par deux tumulus sur la crête boisée de Nans. C'est le premier témoignage d'un habitat contemporain de la période à laquelle les peuplades migrantes commencent à se sédentariser. Dès cette époque, les roches de Nans, avec leur abris naturels, servent de refuge et contribuent ainsi à fixer une population. En 1475, les troupes suisses brûlent le château et assiègent les roches de Nans où sont réfugiés les habitants.

Une famille de Nans, vassale des Rougemont, puis des Neuchâtel, est surtout connue pour avoir donné deux prélats à l'Église. Étienne né au château de la Roche en 1314, devient abbé du monastère Saint-Paul à Besançon. Jean de Nans, né vers 1360, est archevêque de Paris de 1423 à 1427. Le village n'a pas d'église, et il relève de la paroisse de Cuse.

La chapelle castrale n'est plus mentionnée après l'incendie du château en 1475. En 1954, une chapelle est dédiée à sainte Maria Gorreti.

Jusqu'en 1900, la vigne est intensément cultivée. Cependant les terres, peu faciles à cultiver car lourdes et en pente, n'ont jamais beaucoup produit.