Nel periodo bizantino si insediarono tre comunità di monaci che vi costruirono tre conventi: a Palmas, a Suergiu e a Matzaccara, dei quali non restano tracce evidenti. È a quel periodo che si può far risalire la nascita di Villa di Palmas di Sols, poi appartenente alla curatoria del Sulcis del giudicato di Cagliari. È però del 1066 il primo documento esistente negli archivi che attesta la presenza dei monaci nel territorio. 

In quell’anno infatti, Vera, la moglie di Orzocco Torchitorio I, giudice di Cagliari, offrì ai monaci benedettini di Monte Cassino, sei chiese del Sulcis, fra cui Santa Maria di Palmas. Da cui si può dedurre che sia Palmas che la chiesa di Santa Maria siano state costruite in date antecedenti il 1066. Successivamente la chiesa fu donata ai monaci di San Vittore di Marsiglia (1089), dal Giudice Costantino I Salusio II, figlio di Torchitorio, che la tolse ai cassinesi senza l’assenso del Vescovo. 

Solo una decina d’anni dopo, il Papa Pasquale II la restituì al Vescovo diocesano. Causa le ripetute incursioni barbaresche che terrorizzavano e depredavano di ogni bene tutto il territorio che si affacciava al golfo di Palmas, la villa fu popolata da tante famiglie che abbandonarono la vicina Sulki-Sant’Antioco.

Nel 1258 la villa passò sotto il controllo del pisano Gherardo della Gherardesca; alla morte del suo ultimo erede nel 1355 venne inglobata nel regno di Sardegna dagli aragonesi, tuttavia come la quasi totalità dei centri abitati sulcitani si spopolò completamente nei secoli successivi. 

Dopo varie vicende che videro questa regione passare alternativamente sotto il dominio del Giudicato di Arborea e degli Aragonesi, a partire dal 1471 sappiamo che il paese venne infeudato alla nobile famiglia degli Aragall, pur essendo ormai pressoché disabitato. Fu ricostituito infatti dopo il 1781 ed entrò a far parte del feudo dei Bou-Crespi.