בני ישראל בהנהגת יהושע בן-נון כבשו את עמק אילון בעזרת הנס: "שמש בגבעון דום וירח בעמק איילון"( יהושע,י',9-13) .

בתקופת שיבת ציון נכלל מרחב איילון בתחום ממלכת יהודה. העמק,למעט חמת (אמאוס), נשלט ע''י הסלווקים. בתקופת המכבים 168 לפנהה''ס, הצליחו המכבים לכבוש את העמק ובכך לשלוט על פרשת הדרכים האסטרטגית. .

בתקופת הורדוס 37 לפנה''ס העיר אמאוס הפכה לבירה מינהלית של עמק איילון. לאחר מות הורדוס היה העמק תחת השפעת הקנאים, אשר היו תוקפים את חיילים הרומים. רומא שלחה צבא לדכא את ההתקוממות בעמק. הצבא הרומי שרף את העיר אמואס. עמק איילון הפך להיות מחנה צבאי רומי של הלגיון החמישי שב-70 לספירה עלה וכבש את ירושלים. .

לאחר מלחמת השחרור עלו לקרקע בעמק איילון ישובים ישראלים חדשים.בינהם קבוץ נחשון שעלבים, הראל, משמר איילון ובן-נון . נחשון וישובים אלה ישבו על קו הגבול ואילו העמק היה לשטח מפורז אליו היתה אסורה הכניסה לשני הצדדים. השטח כונה: "שטח ההפקר". בתחילת שנות החמישים יצאו מהכפרים במובלעת לטרון מסתננים שתקפו וחיבלו בישובים היהודים. בתגובה ביצע צה''ל פעולות תגמול . לאחר מבצע קד''ש ב- 1956 חלה רגיעה באזור, דבר שאיפשר לחברי נחשון וערבים מעבר לגבול,לעבד חלק מאדמת העמק. מנזר לטרון הצליח לחתום חוזה לעיבוד אדמות העמק עם קבוץ נחשון והכפרים הערבים בעזרת משקפי האו''ם . ב- 30.10.1958 ניסו פלחים ערבים וחברי קבוץ נחשון להשתלט על חלק גדול יותר באדמת שטח ההפקר. בעזרת טרקטורים רבים ניסה כל צד לכבוש עוד שטח חקלאי.בנקודה מסויימת נפגשו הטרקטורים בשטח. מספר חבר קבוץ נחשון דן מאיר: " באיזו נקודה נפגשתי עם הטרקטור שלי בטרקטור של ערבי, עצרנו אחד מול השני, הסתכלנו ואמרנו שלום. הוא נתן לי את אחד המפתחות מהטרקטור שלו כמזכרת וכל אחד יצא לכיוונו להשיג עוד אדמה". במשך היום פתחו חיילי הגליון הירדני באש על טרקטוריםטים ישראלים ושני חברי קבוץ נפצעו. עיבוד האדמה בעמק הופסק לאחר יום זה. בסה''כ ,למעט תקרית זו ,היה גבול זה עם ירדן שקט. .

בשנת 1967 הגן על מובלעת לטרון כוח קטן של הלגיון הירדני. ב- 5 ביוני הגיע למקום כוח קומנדו מצרי שכלל 100 חיילים. מטרת כוח זה היתה להתקיף את שדה התעופה בלוד ואת העיר לוד. כוחות צה''ל כללו יחידות מחטיבה מרחבית 4, פלוגת נח''ל בגבעת 314 וכוח ההגנה המרחבית מהישובים. במשך ה-5 ביוני התנהלו חילופי אש מרגמות בין מוצב לטרון ומוצב 314 ונחשון. בערב מח''ט 4, אל''מ משה יוטבת (מושיקי) אישור לכבוש את המובלעת. בהתקפה השתתפו פלוגת טנקים ושתי פלוגות חי''ר על זחל"מים. נעשתה פעולת הסחה בה בויימה ההתקפה מכוון דרום על ידי חברי קבוץ נחשון, הראל ופלוגת הנח''ל, בעוד שעיקר הכוח תקף מכיוון צפון. משטרת לטרון נכבשה תוך שעתיים ובשעה 6 בבוקר כבר דיווח מושיק שכל עמק איילון בידי צה''ל. בשלב זה החלו חיילי הקומנדו המצרי שנותרו במובלעת לתקוף שיירות של החטיבה, נהרג קצין צה''ל ונורו יריות על קבוץ נחשון. מצוד נרחב אחרי יחידת הקומנדו המצרית נמשך כ- 3 ימים . ב- 6 ביוני 1967 עזבו תושבי כפרי אמאוס, בית נובא, יאלו, דיר איוב וכפר לטרון את בתיהם וגורשו לכיוון רמאללה. בכפרים נכנסה יחידת הנדסה של צה''ל ובעזרת חמרי נפץ ודחפורים הרסו את כפרים עד היסוד. ב- 1976 בשטחי הכפרים אמאוס ויאלו הוקם פרק ע''י הקרן הקיימת לישראל " פארק קנדה". וותיקי קבוץ נחשון, ללא החלטה רשמית, במחאה נמנעו מלדרוך על אדמת פארק קנדה. .

סיפור החיים בעמק איילון נמשך ברצף על-פני 3000 שנות היסטוריה. המעינות החמים ומיקומו האסטרטגי של העמק, על פרשת דרכים מהשפלה להר ומאוחר יותר על הדרך ירושלים, גרם לעליית האזור אך גם הווה סיבה למחלוקות רבים . כיום העמק שוב משנה מראה. פיתוח מואץ, אינטרסים תיירותיים ונדל"נים, וכבישים מהירים מאיימים לכבוש את העמק. נקווה שמדינת ישראל ובעלי הקרקעות למינהם ישכילו לשמור ולשמר את פנינות הנוף בעלת ההיסוטריה הארוכה והיחודית הזו של עמק איילון. .