A környék természeti adottságai mindig kedveztek a vándorlók letelepedésének. Homokbuckákkal tarkított mezőgazdasági művelésre, építkezésre alkalmas területek mellett mocsarak és nádasok jellemezték a felszínt.
Feltételezhető, hogy már az időszámítás előtti 6000. év előtt is éltek gyűjtögető, halász-vadász csoportok ezen a területen. A véletlenül előkerült obszidián metszőkések, csontvésők, marokkövek, kaparók, kőbalták, edénytöredékek bizonyítják, hogy a csiszolt kőkorszakban lakott hely volt. Kora rézkori ("Péceli kultúra") leleteket találtak a település különböző pontján. Az Ér partján lévő Kincseshalomnál bronzkorból való őrlőkövek, orsónehezékek, edénytöredékek kerültek a felszínre.
I.e. 2000 után kelet felől, a dél-oroszországi síkságról (Don, Kaukázus, Ural vidékéről) nagy állattartó, lovas népek érkeztek, akik már ismerték a földművelést. Halottaikat hatalmas halmok (kurgánok) alá temették.
Az i.e. 7. században újabb kazár, bolgár és avar törzsek érkeztek a Kárpát-medencébe, akik már ismerték a vasat.
Időszámításunk kezdete után érkeztek a szarmaták, majd a népvándorlás első hullámaként 250 körül a germán gepidák, 400 körül a hunok, 567-ben az avarok, akik erős birodalmat hoztak létre. Az avarok Belső- és Közép Ázsiából származó lovasnomád népek voltak. Európa tőlük vette át a kengyel használatát.
Avar-kori agyagedények kerültek elő 1982-ben a vértesi Alsó utcában.
Az Avar Birodalom gyengülésével párhuzamosan megerősödött a szláv hatás. Erre utalnak település- és településrész nevek: Pocsaj, Esztár, Konyár, Reszege (elpusztult település), illetve Izró, Mosonta, Gébár, vagy a "Zimberi" folyó (Kék-Kálló/ II. számú fővízfolyás) neve.
Kutatások hiányában a honfoglaláskori és azt követő letelepedésekről keveset tudunk. Későbbi leletek módosíthatják mai ismereteinket.
Minden bizonnyal a letelepedett törzsek megkímélték az itt élő avarokat, majd lassan megtörtént a beolvadás.
Krónikásaink arról nem számolnak be, hogy ide honfoglaló nemzetségfő letelepedett volna, de néhány bihari nemzetség (Ákos, Gutkeled, Barsa) a X. századig ide vezethető vissza. A honfoglaló fősereg Nagyléta környékére csak kisebb nemzetségi csoportokat küldött.
Nagyléta déli határán ilyen nemzetségi település lehetett Nyék és Bulcs. Nem kizárt annak a lehetősége, hogy a Csákó határrész is egy település nevét őrzi. A mai vértesi rész a Pest környékéről jött kabar származású Ákos nemzetségé volt. Birtokközpontjuk 1219-ben Nyírpályi (Monostorpályi) volt.
Az eltérő kultúrák egymásra hatása folyamatos volt. A különböző csoportokból az államalapítás, Szent István idejére homogén nép alakult ki. A honfoglalás után még hatalmas földterületek maradtak szabadon a környéken. István király ezekből királyi birtokot hozott létre és várispánságokká szervezte azokat. Az Értől északra fekvő területek a tatárjárásig Szabolcshoz tartoztak. A terület dukátus lett, a mindenkori trónörökös (herceg) vezetésével, az északkelet felől várható besenyők, úzok, kunok támadásait elhárító "gyepű" volt.
A kereszténység felvételének körülményei nem ismertek. A hittérítés a dukátus területén igen fontos volt.
Az állandó tartózkodási helyek falvakká szerveződtek, élükön falunagy, bíró (latinul villicus) állt.
Az Árpád hercegek gyakori tartózkodási helye volt a dukátus. Szent István fia, Imre herceg Létától nem messze az Igfon-erdőben halt meg egy vadászat alkalmával.
1069-ben betörtek a kunok, s Ozul vezérlete alatt Bihar váráig vonultak, szinte mindent elpusztítottak a környéken. Ezen a lápos-mocsaras vidéken, a nehezen járható területeken valószínű nagyon sokan nyertek menedéket. László herceg, a későbbi nagy király, a kun-uz-besenyő csapatokat a környéken győzte le.
A hűbéri társadalom törvényei szerint az Árpád-házi királyok vezető embereiknek, vitézeiknek birtokokat adományoztak. Nagyléta adományozásáról nincs okirat. Jelentős birtokosok voltak ezen a területen a Gutkeled testvérek (majd leszármazottaik), akik Orseoló Péter testőrkapitányai voltak, továbbá az Ákos nemzetségből származó Chyre-család.
Fokozatosan fejlődött a gazdasági élet. A falvak körül kialakultak a kertek, szántók, melyek földesúri tulajdonba kerültek, de művelésüket a parasztok saját igavonókkal, eszközeikkel végezték.
Mivel Nagyléta királyi birtok volt, ezért lakosságának nem kellett elszenvednie a főurak önkényeskedését, amit 1222-ben az Aranybulla szabályozott.
Amilyen mértékben növekedett a főurak, olyan mértékben csökkent a király hatalma, az ország ereje, aminek egyenes következménye lett 1241-ben a tatárok borzalmas pusztítása, mely Nagylétát sem kerülte el. A hagyomány szerint a tatárok 1242 telén az Ér magas északi partja által védett területen húzódtak meg. A hely neve ma is Nagy Tatár.
A tatárok pusztítása után IV. Béla uralkodása idején újjá kellett építeni az országot. Nagyléta és Vértes korabeli történetét az 1229. évi Váradi Regestrum bejegyzéstől (Nagyléta), illetve az 1333. évi pápai tizedjegyzék első írásos dokumentumtól (Vértes) kezdve már írásban lehet követni.
Nagyléta első írásos említése a Váradi Regestrumban 1291/94-ben mint jelentékeny egyházas hely jelenik meg. Ekkoriban a település ugyanannyi adót fizetett, mint Debrecen. A település az elmúlt századok során nagyon sokat szenvedett, több alkalommal csaknem teljesen elpusztult. Lakosságának azonban mindig volt ereje az újrakezdéshez.
1552-ben 88 telekkel Báthory András birtoka. 1609-ben Báthori Gábor erdélyi fejedelem kiváltságlevelet adott a tépei hajdúknak, melyből kiderül hogy Nagylétán is éltek hajdúk. A település hajdúkiváltság levele, ha létezett is, nem ismert. Bizonyára valamilyen formában részesült a hajdúkiváltságokból. 1712 és 1871 között Nagyvárad civitassal, Biharország 17 mezővárosa között szerepelt.
A török hódoltság korában két- sokszor háromfelé is adózott, így lakossága nagyon sokat szenvedett a hivatalosan békeidőnek számító években is. A nemesi vármegyén és a szolnoki török szandzsákon kívül a végváriaknak is adózott, 1614-ben Sólyomkő várához tartozott.
Igazi viszontagságait 1660, Várad török kézre kerülése után élte meg: Az 1692-es összeírás már három éve néptelennek mondta Vértest - ekkor a szentjobbi uradalom része, s erdélyi kincstári birtok, de a 17. század végének anarchikus viszonyai (Erdély meggyengülése, törökellenes felszabadító háborúk) miatt válságos periódusa ez a településnek. A 17. század végén viszonylag hamar újratelepült.
Az 1703-1711-es Rákóczi szabadságharcban a környék lakossága tevékenyen részt vett, a mezővárosként újjászerveződő település is. 1715-ben már 69 családdal írták össze. A lakosság két etnikai közösségből szerveződött, részben korábban elmenekült református magyarok telepedtek vissza Szabolcsból, illetve Szatmárból.
1739-ben a kitörő pestisjárvány hatalmas pusztításokat végzett a település lakosságában, a kieső munkaerő pótlására a Partiumból görög keleti vallású román nemzetiségű jobbágyokat telepítettek ide. A XVIII. században a Dietrichstein család tulajdona, nevükhöz fűződik a jelentős román betelepítés.
Fényes Elek 19. századi leírása szerint Nagyléta jelentős dinnye- és dohánytermesztő központ, mezőváros, híres szeszfőzdéje és villámhárítókkal felszerelt "nagyszerű" magtára van, míg Vértest magyar faluként írja le, birtokosai vármegyei köznemesek, a 19. század derekán a községben több salétromszérű is volt, ahol "ásták", illetve főzték a hadicélokat szolgáló salétromot, amit innen a debreceni salétromhivatalba szállítottak.
A 19. században uradalmi központ, neves jószágigazgatója Irinyi János (1787-1856), az Irinyi-fiúk apja. Irinyi János a 19. század egyik nagy hazai vegyésze találta fel a biztonsági gyufát, míg testvére Irinyi József a márciusi ifjak egyike, a szabadságharc vezető diplomatája volt.
Nagylétán töltötte fogékony gyermekkorát a román művelődés egyik jelentős alakja Iosif Vulcan, aki Nagyváradon és Pesten munkálkodott, mint lapalapító.
1879 és 1882 között a településen élt Iustin Popfiu, román író, görögkatolikus teológus, aki ugyancsak jelentős alakja a román nyelvű - elsősorban egyházi - irodalomnak.
A dualizmus korában létesült itt takarékpénztár, két olvasóegylet, három temetkezési egyesület, önkéntes tűzoltóság, több társadalmi egyesület.
A trianoni döntéssel a határ jelentős része (40%) Romániához került.
Létavértes nagyközség 1970-ben a korábban önálló Nagyléta és Vértes, községek egyesítésével jött létre. Nagyléta 1920-1955 között járási székhely. Városi rangját 1996. július 1-jén kapta vissza.