Les premiers vestiges de Sombeval remontent à une haute antiquité. En effet, la configuration de la contrée où se trouvait ce village devait en faire bien vite un lieu important. Une grande route romaine, venant du Val-de-Ruz par les Pontins et se dirigeant du côté de Tavannes, y passait. De plus, la voie la plus importante pour le Jura fut sans aucun doute celle qui quittait la principale route romaine au coude du Rhin, dans la direction de la vallée de la Birse, et qui continuait par-delà le Pierre-Pertuis pour atteindre le lac de Bienne. On en voyait encore des traces il y a quelques décennies non loin de la Roche percée de Pierre-Pertuis.

Sombeval commandait en outre les Gorges du côté de Reuchenette. Tout permet de penser qu’au temps des Romains, il y avait un fort dans la localité. En tout cas, au Moyen-Age, un château s’élevait au lieu-dit « Châtillon », sur la croupe de la montagne, à l’est de la localité. La première mention authentique de Sombeval remonte à 866, dans un document par lequel Lothaire II, roi de Lorraine, confirme à l’abbaye de Moutier-Grandval ses possessions situées en divers lieux. Sombeval y est considéré comme une ferme ou une exploitation agricole possédant une chapelle. En 1148, la ferme primitive est devenue une localité assez importante ayant même une cour de justice. Notons que Sombeval payait la dîme au couvent de Moutier.
Pendant un siècle et demi, on ne trouve plus aucune mention de ce lieu dans les actes connus. C’est en 1303 que Sonceboz apparaît dans un document sous le nom de « Suntzelbo ». Un acte de 1315 fait mention d’un moulin à Sonceboz et précise que l’église de Sombeval est dédiée à Sainte-Agathe, en souvenir d’une jeune femme italienne de ce nom qui, n’ayant pas voulu se prosterner devant des idoles fut brûlée vive à Catane en Italie.

Au XVe siècle, c’est vraisemblablement une épidémie de peste qui ravagea le pays. Sombeval ne fut pas épargné puisqu’il ne reste plus que deux familles dans la localité.

En 1733, des phénomènes de la nature impressionnèrent fortement la population. Ce fut d’abord un tremblement de terre qui secoua le vallon entier. Plus tard, on apprit qu’à Sonvilier une source thermale très en vogue pour la guérison de certaines maladies avait cessé de couler et que ses eaux se mélangeaient dorénavant à celles de la Suze.

En 1792, les Français occupèrent les Rangiers avec de fortes troupes. En août, les Bernois envoyèrent tout un régiment de soldats à Pierre-Pertuis. Sonceboz se mua en vrais place d’armes jusqu’en avril 1793.

A l’époque des transports par diligence, Sonceboz-Sombeval était un relais important sur le tronçon de Berne à Bâle. La durée de ce parcours était de 16 heures : soit de Bâle à Sonceboz-Sombeval 8 heures et de Sonceboz-Sombeval à Berne 8 heures également.

Le prix du voyage s’élevait à 72 batz. Le transport était assuré par des diligences disposant de 24 places. Au relais de Sonceboz-Sombeval, les voyageurs pouvaient être logés jusqu’au départ du lendemain. Une écurie, très bien aménagée pour les soins et le repos des chevaux, était également à disposition.