Ancienne place stratégique sur la voie menant de Gray à Dole, Pesmes connut une histoire agitée par les diverses occupations dont elle fut l'objet avant de devenir française en 1678 seulement. La cité n'en a pas moins conservé un riche patrimoine : vestiges du château, église Saint-Hilaire des XIIIe et XVIe siècles... portes. Le long de la charmante rivière Ognon, les demeures de notable et les maisons vigneronnes évoquent le passé viticole du village.