Josep Bastardas ha resseguit els inicis de la família Puigdellívol en base a documentació, entre d'altra, de l'arxiu del mas Bastardas (de Fals). Segons aquest estudiós (BASTARDAS, 2014: 22), el cognom Puigdellívol no aparegué fins el segle XIII i no s'imposà com a tal fins el XIV-XV. El primer Puigdellívol documentat (a mitjans del segle XIII) es deia Pere de Cardona Puigdellívol. Probablement era un membre de la família dels Cardona, representant del vescomtat en aquesta zona i, segons Bastardas, membre de l'Orde del Temple. Si més no, era administrador dels béns que aquest Orde tenia en aquestes terres i estaria relacionat amb la comanda templera de Granyera (Cervera). Segons Bastardas, quan es traslladava a Castelltallat Pere de Cardona residia al mas de Vilalta i signava documents amb el nom de Pere de Cardona Puigdellívol. Aquest segon cognom es pot considerar un antecedent del llinatge Puigdellívol; probablement es tracta del primer personatge cognominat així. El mas Puigdellívol possiblement es bastí a finals del segle XIII o començaments del XIV. Segons Bastardas, el mas Vilalta, situat molt a prop, complia funcions administratives com a seu de la batllia dels termes de Castelltallat, Fals i Fonollosa, mentre que el nou mas de Puigdellívol era la residència de la família (els Franquès-Puigdellívol) que exercien el càrrec de batlles o síndics, i també el de procuradors dels Cardona, que eren els senyors de Castelltallat.
Existien importants llaços de parentiu entre les famílies dels masos principals d'aquesta zona: Vilalta, Puigdellívol, Bacardit de Llumars (o Lomarch) i Bastardas (aquest en terme de Fals). Així, per exemple, l'any 1510 un cabaler del mas Puigdellívol, que podria ser Miquel Puigdellívol, es casà amb la pubilla de Vilalta, de manera que els Puigdellívol van entrar al mas veí de Vilalta (FÀBREGA, 2018: 101). Uns anys més tard, el 1568, els propietaris del mas Puigdellívol van vendre als de Vilalta el mas derruït de na Maria (FÀBREGA, 2018: 105). En un capbreu de l'any 1686 consta com a propietària del mas Puigdellívol Victòria Puigdellívol, viuda, i el seu fill Joan. La masia va tenir un nou període de prosperitat a la segona meitat del segle XVIII. Tal com mostren les abundants inscripcions en llindes de les façanes, entre els anys 1743 i 1789 la casa fou engrandida i aleshores es bastí la major part de la construcció que avui es pot veure.
Al segle XIX alguns membres destacats de la família, com Benet Puigdellívol, van tenir un paper rellevant en la primera i segona guerra carlina. Estaven relacionats amb Benet Bastardas i el general Benet Tristany. Ja al segle XX, els Puigdellívol continuaven sent una família amb importants possessions i alguns dels seus membres, establerts a Barcelona, es dedicaven a l'advocacia. A la segona meitat del segle XX encara es van fer obres d'envergadura al conjunt: el 1973 s'aixecaren tres grans coberts adossats, de pedra, i el 1976 es bastí una capella dedicada a Sant Antoni de Pàdua, amb sis nínxols sota l'altar on s'hi van enterrar membres de la família Puigdellívol, per la qual cosa van haver d'obtenir una llicència especial del Vaticà. Entorn del 2010 els Puigdellívol van vendre la masia als actuals propietaris. Des de la dècada de 1980 el masover és Francesc Hernández.
