La découverte de plusieurs silex taillés à Barneville-sur-Seine, autour de « La Croix Simon », situe les plus anciennes fréquentations du secteur au Paléolithique moyen (vers - 100 000 ans). Déserté pendant le dernier épisode glaciaire, le secteur de Routot est à nouveau parcouru par des groupes de chasseurs cueilleurs au Tardiglaciaire (entre -12 000 et - 10 000 ans). Les populations néolithiques s’installent et débutent leurs activités agricoles autour de 5 000 avant J.-C.

Le nom de la localité pourrait venir du mot anglais « barn », signifiant « grange », associé à la terminaison latine indiquant la présence d'une villa gallo-romaine.

En 1079, Guillaume le Conquérant offre aux moines de Jumièges les terres de Barneville-sur-Seine. Ceux-ci y bâtissent l’église Notre-Dame. Le seigneur de Barneville, Guillaume de Mortemer, la confie en 1224 aux moines de l’abbaye du Bec-Hellouin. Pour échapper à l’emprise des moines de Jumièges, Guillaume Crespin, seigneur de Barneville, obtient en 1271, auprès de l’archevêque de Rouen, le droit d’ériger la chapelle de son château de Mauny en église paroissiale. Son domaine, alors divisé en deux paroisses, est réuni en une seule seigneurie en 1350.

Au 11e siècle, une vacherie approvisionne les ducs de Normandie en beurre et en fromage et, aux 12e et 13e siècles, plusieurs porcheries appartiennent au domaine ducal. Au 14e siècle, Barneville-sur-Seine est réputée pour sa production de tuiles. D’ailleurs, en 1410, le comte de Tancarville achète des tuiles de Barneville afin de construire son château.

La seigneurie de Mauny est érigée en baronnie au milieu du 15e siècle, après le mariage de Jeanne Crespin avec Pierre de Brézé, sénéchal de Normandie. La seigneurie est transmise, au gré des alliances, à différentes familles avant d’arriver entre les mains de la famille d’Étampes qui la conserve jusqu’au milieu du 19e siècle. Jacques d’Étampes – ambassadeur en Angleterre en 1641, maréchal de France en 1651 – fait reconstruire le château de Mauny qui devient le centre de la seigneurie, élevée au rang de marquisat sous Louis XIV. La seigneurie de Mauny englobait une quinzaine de paroisses et de fiefs, dont celui de La Houssaye à Barneville-sur-Seine qui s’étendait sur environ 200 hectares. Ce territoire revêtait un grand intérêt économique puisqu’il conférait à son seigneur un droit de heurtage sur le chargement et déchargement des marchandises, particulièrement intense en raison de la production de briques et de tuiles sur cette portion du fleuve. La famille de Mauny est restée propriétaire du chemin de halage jusqu’à la Révolution.