Aunque de raíz histórica netamente alcañizaña los orígenes de Torrevelilla no se pueden arrancar, ni tan siquiera, de la Carta Puebla de Alcañiz, otorgada por Ramón Berenguer IV en 1157. Puesto que, por entonces no existía todavía la localidad, que se fue formando, paulatinamente, al abrigo de una torre o masía propiedad de la familia Velilla. Alrededor de ella fue creciendo una pequeña aldea con cierta personalidad recibiendo, por esta razón, el nombre de Torrevelilla y que estaba sujeta en lo administrativo al Consejo de Regidores de la ciudad de Alcañiz.
Su historia, como otras tantas poblaciones del Bajo Aragón, incluidas en el territorio alcañizano, giraron hasta el siglo XVIII firmemente unidas a la capital de la Encomienda Mayor de la Orden de Calatrava, que desde 1179, y por privilegio de Alfonso II de Aragón, regiría Alcañiz y su amplia comarca.
La tradición admite como origen del topónimo la existencia de un núcleo primitivo de población consistente en la “Torre” o hacienda de los Velilla, que serian los primeros propietarios. Pronto pasó a depender de la Orden de Calatrava, en la que continuó hasta la disolución del régimen señorial. En el siglo XVII consiguió de Felipe III de Aragón (IV de Castilla) un privilegio para tener horno y molino independiente de Castelserás. En 1770, recibió el titulo de “villa”, que fue efectivo a partir del 2 de Febrero de 1771. Entonces cesó su dependencia de Castelserás, unida a la cual se había desmembrado de Alcañiz en 1750. Sin embargo, hasta 1812, que se incorpora su Concejo al régimen general de la nación, no dispondrá de plena jurisdicción propia
La historia local de Torrevelilla no se inicia, pues, con el estatuto de su autonomía municipal, sino que comienza a finales del XVI-principios del XVII.
En 1611, ya estaba erigida en parroquia su iglesia, lo que supone el primer conato de autonomía. A poco de obtenerla, La Codoñera intenta desposeer a Torrevelilla del territorio sito a la margen derecha del río Mezquín, entablándose un litigio que se prolongara hasta 1855.
En sus armas queda reflejado parte de su nombre ya que emplea un escudo en cuyo campo, de plata, figura una torre, de su color, acostada de dos leones rampantes, de su color. Algunos heraldistas agregan la cruz calatrava, pero no se muestra en el ejemplar admitido por el Ayuntamiento. Se timbra con corona real, en memoria de su dependencia de la Corona a partir de la incorporación de esta Orden en 1487.