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Sobre una base de población yemení, en el siglo XII, con motivo de la Reconquista, se asentaron en la zona de Mamblas grupos de colonos, quienes, junto a los moriscos y mudéjares de la zona, construyeron las acequias que riegan la huerta. En 1364 aparece Villamayor como barrio de Zaragoza, por causas económicas, puesto que de esta manera se pagaban los impuestos por casa u hogares, y no por cabezas, como lo hacían los términos independientes.
En 1383 se reguló la toma de agua sobrante de la acequia de Candeclaus, en el Partidero del Cuchillo, y en 1398 se fundó la Cofradía de Nuestra Señora del Pueyo, siendo su primer cofrade el rey D. Martín. En el siglo XV seguía siendo barrio; pero ya en el XVII parece ser que se independizó de la capital. En el XVIII se hizo notar la influencia de la nobleza en la vida de Villamayor. A destacar el caso de doña Prudenciana Portocarrero y Funes de Villalpando, Duquesa de Híjar.
Del siglo XIX, reseñar dos hechos: la constitución de la comunidad de regantes y su sindicato. En 1911 se anexionó a Zaragoza nuevamente, también por razones económicas, ya que era muy profunda la crisis agrícola y no se podían soportar los gastos municipales. La segunda República significó una época de esplendor para el barrio: construcción de escuelas, racionalización de los cultivos, etc., que fue trágicamente cortada por la Guerra Civil.
En 2006 Villamayor culminó un nuevo proceso de segregación iniciado desde parte del movimiento vecinal dos décadas antes y en la actualidad ha iniciado los trámites para una nueva agregación a Zaragoza.
