Paese nato attorno alla chiesa di San Salvatore, segnalata già dal medioevo ma di origine più antica, edificata sopra i resti di un tempio italico e poi romano risalente al II-III secolo avanti Cristo e dedicato a Giove. Dagli scavi archeologici si è dedotto che il tempio sia stato distrutto probabilmente da un incendio e quindi abbandonato, riutilizzato in seguito come basamento per la chiesa di San Salvatore dove oggi è possibile ammirarne i resti, sia all'esterno che all'interno dell'edificio, attraverso delle vetrate sul pavimento.
Un tempo la zona era conosciuta con il nome di Acquaviva, derivante dalla presenza di numerose fonti, mentre l'attuale nome Pagliaroli, utilizzato a partire dal XVIII secolo, deriva dalle "pagliare", abitazioni temporanee dei pastori, realizzate in pietra e appunto in paglia che probabilmente attorniavano l'edificio sacro.
Le prime notizie risalgono al 1134, quando Guiberto di Suppone cede al vescovo di Teramo, Guido II, tutti i propri beni nella zona. Qualche anno più tardi invece la si ritrova menzionata tra i confini della diocesi teramana, con la chiesa di San Salvatore, stabiliti da Papa Anastasio IV nel 1153. Ricompare, sempre per una questione di confini, nel 1297: stavolta vengono definiti quelli tra i castelli teramani e quelli di Amatrice e l'insediamento risulta compreso nei limiti della giurisdizione della prima.
Nel XIII secolo il territorio era sottomesso alla scomparsa Rocca di Scalelle che abbracciava diverse ville tra il paese e Cortino. Periodo nel quale si andava accrescendo il potere della pieve di San Salvatore che nel XIV comprendeva diverse cappelle sparse nei centri vicini e contemporaneamente la zona era entrata nelle orbite dell'università della Montagna di Roseto che aveva sede nella rocca omonima.
Sul finire del XV secolo la Montagna di Roseto entra a far parte delle proprietà degli Acquaviva d'Atri fino alla seconda metà del XVIII secolo quando, estinta la dinastia, i suoi beni vengono incamerati del Regno di Napoli.
Il brigantaggio ha da sempre caratterizzato l'area partire dal XVI secolo: nel 1682 anche i fratelli Di Leonardo, originari di Pagliaroli, risultano briganti; due anni più tardi le soldataglie di Santuccio da Froscia e Titta Colranieri, accampati nella vicina Casagreca, passano per il paese diretti verso Valle Castellana. Nel 1761, un anno prima si era estinta la dinastia dei Duchi d'Atri, viene ricordato per una controversia su una questione di confini con i territori di Elce in cui compare la famiglia Marini che caratterizzerà la storia della chiesa e del villaggio in generale. Passato tra i territori direttamente controllati dal Governo Regio per un breve periodo fino all'arrivo dei moti rivoluzionari appoggiati dai francesi nel 1798, presto scacciati dai sanfedisti piuttosto attivi anche nella montagna abruzzese, durante la breve esperienza della repubblica partenopea nel 1799 farà parte del Dipartimento del Gran Sasso.
Nel 1806 viene istituita la provincia napoleonica dell'Abruzzo Ulteriore Primo, a quel tempo la comunità ormai vantava un centinaio di abitanti e nel 1808 si apprestava a rifornire i soldati francesi, di stanza nel territorio, di tasca propria, intanto nel 1815 si avvicenda al potere Gioacchino Murat, cognato di Napoleone, che avvia la riforma territoriale abolendo quindi la Montagna di Roseto. La comunità venne quindi ridivisa nel 1816 tra i due nuovi comuni: Cortino, sotto la quale ricade Pagliaroli e Crognaleto e rimane frazione fino a dopo l'Unità d'Italia che fu salutata dall'ultima esplosione di brigantaggio stavolta in chiave filoborbonica.
Divenuto capoluogo del comune nella prima metà del XX secolo, in quanto più comoda di Cortino rispetto a Teramo, nel secondo dopoguerra vede una piccola espansione abitativa, rimanendo comunque un piccolo insediamento nonostante i servizi che qui vengono erogati. Le poche case si radunano lungo la strada che attraversa il dolce crinale, circondate dai pascoli e dai boschi, le poche abitazioni storiche si trovano al centro dell'incasato insieme alla chiesa di San Salvatore e agli scavi archeologici. Affiancati alla parrocchiale si trovano la fonte ed il parco del paese, continuando per la strada provinciale si inizia a scendere e su una piccola terrazza troviamo il palazzo comunale e le ultime case che lasciano spazio ai prati.