Ha tomado el nombre esta localidad de la mártir de tiempos de Alejandro Severo en el siglo III, Virgen herida con tres hachazos en el cuello, muriendo tres días más tardes, el 22 de noviembre de 229 o acaso de 230, Se extendió grandemente su veneración por occidente a partir del siglo V y, desde el siglo XV, se la tiene como patrona de la música.

A mediados del siglo XIX, en concreto en 1843, nació en Santa Cecilia de Alcor, el famoso asturiano meteorólogo Francisco León, que alcanzaría la fama por sus publicaciones y precisas predicciones meteorológicas.

Parece que este lugar fuera repoblado por los mozárabes y acaso de aquella época consten algunas de las viviendas rupestres excavadas que aún se conservan en el borde del páramo. Algunas de ellas se mantuvieron habitadas hasta no hace muchas fechas.

Santa Cecilia disponía de 161 habitantes a mediados del siglo XIX, de 244 en 1900, de 368 en 1930, de 285 en 1960 y de 150 en 2005.