Villamiel de la Sierra se sitúa entre Palazuelos de la Sierra y Tinieblas, al suroeste de la Sierra del Mencilla.
Con una superficie de 17,9 km2, Villamiel de la Sierra se encuentra a 1.146 metros de altitud sobre el nivel del mar y a 34 kilómetros de Burgos capital. Por su término transcurre el río Cueva, que vierte sus aguas al río Arlanzón. Su etimología procede de su repoblador medieval, denominado por las fuentes como Momus o Momelius a fines del siglo IX.
HISTORIA Villamiel aparece documentada por primera vez en 1062 en un diploma del monasterio de San Pedro de Arlanza. En 1100 conocemos los nombres de dos de sus pobladores, Tello Díez y Oveco Sangez. PATRIMONIO MONUMENTAL Como monumentos más destacados cuenta con la iglesia gótica de San Roque, que se halla rodeada de una necrópolis medieval.
POBLACIÓN Y DEMOGRAFÍA En el censo de 1842, Villamiel presentaba 97 habitantes de derecho que moraban en 39 hogares. Esta cifra aumentó hasta los 306 de 1857, que se vieron reducidos a los 242 de 1900 y a los 165 en 1960. En 2019 en su censo se contabilizan 45 habitantes.
NATURALEZA Y RUTAS Villamiel está situado en la cara sur de la sierra del Mencilla. Se puede subir a es pico, en una ruta que es menos frecuentada que desde Pineda de la Sierra, ubicada en su cara norte. En la subida se pueden contemplar Peñalara, las Mamblas y Peña Carazo.