La voie romaine de Dijon à Besançon a probablement donné naissance à la commune.
Détruite par les barbares du IIIe ou IVe siècle, Vitreux se releva promptement de ses ruines.
Vitreux dépendait de la seigneurie de Gendrey.
Son histoire est très vite liée à l'histoire de l'Abbaye de Notre Dame d'Acey.