Guayllabamba a lo largo de la historia, ha sido poblada por diversas agrupaciones humanas. Una de las conquistas y reasentamientos más notables fue la de los Incas, que introdujeron grupos de mitimáes especializados en comercio y agricultura, con la finalidad de establecer su sistema político, militar, social y económico. Los grupos humanos que poblaron este valle constituyeron confederaciones y alianzas, bajo la figura de cacicazgos, que posteriormente fueron denominados señorios étnicos. También se argumenta que el poblado era parte de un sitio estratégico de aprovisionamiento de vituallas en las guerras de conquista contra cochasquíes, cayambes y caranquis. De los primeros habitantes asentados en los valles fértiles de Guayllabamba podemos recoger un estudio de Waldemar Espiñosa Soriano (1975) que afirma la presencia de mitimáes,especializados en actividades agrícolas, comercio, para colonizar y explotar tierras incultas, con el fin de descongestionar zonas densas y carentes de manejo de recursos naturales, además de establecer guarniciones de control político, militar o económicos en territorios no afectos al sistema inca.
Juan de Velasco en su Historia del Reino de Quito en la América Meridional señala: “El pueblo de Guayllabamba, situada perfectamente bajo la línea, es de clima algo caliente, expuesto a fiebres tercianas. Su territorio muy fértil, tiene algunas cañas de azúcar, y viñas modernamente plantadas. El historiador y antropólogo Frank Salomón, señala que en el camino de Cayambe pasando por Guayllabamba existía un complejo de puentes y tambos al que Guamán Poma (1913 – 1936: 1085) consideraba que tenían un carácter de pueblo, el cual era en los ojos de Cieza de León, impresionante aun en su decadencia posterior a 1540; en 1604 un testigo menciona “el camino viejo a Otavalo que pasa por los tambos viejos”. Otros cronistas le otorgan a Guayllabamba el carácter de sitio estratégico y aprovisionamiento en las guerras de conquista control los Cochasquies,Cayambis y Caranquis.