מערות רבות בעמק נוצלו עוד בתקופת האבן למחסה, למגורים ולקבורה. החל מימיה הראשונים של הנצרות העמק שימש כמקום התבודדות עבור נוצרים שרצו בכך. נזירים מרונים מסוריה ברחו לעמק לאחר רדיפתם שהחלה במאה ה-7, מגמה שהתחזקה עוד יותר לאחר הריסת מנזר מארון הקדוש במאה ה-10. הנזירים המרונים הקימו בקנובין שבמרכז העמק את המנזר המרכזי החדש שלהם, ובתוך זמן קצר נבנו מנזרים נוספים ברחבי העמק.

לאחר תום מסעות הצלב החלו הסולטאנים הממלוכים ביברס וקלאון להוביל קרבות כנגד המרונים המקומיים ב-1268 וב-1283. למרות המתקפות הממלוכיות מנזר דיר קנובין הפך למקום המושב של הפטריארכיה המרונית במהלך המאה ה-15, ונותר במעמד זה במשך חמש מאות שנים. המוניטין של הנזירים המרונים כאנשים אדוקים מבחינה דתית הך לנחלת הכלל במאה ה-17, וכתוצאה מכך אנשי רוח ודת רבים מאירופה ביקרו בעמק ואף התיישבו בו.

בנוסף להיותו מקום בעל חשיבות עבור הקהילה המרונית, העמק שימש כמקום מקלט עבור קהילות נוצריות אחרות לאורך השנים וביניהן ניתן למנות את היקוביטים מהכנסייה הסורית האורתודוקסית, המלכיתים, הנסטוריאנים, הארמנים ואף האתיופים.

ארז הלבנון מתואר במקורות עתיקים העוסקים בבוטניקה כאחד העצים הזקנים ביותר בעולם. העץ נחשב למשובח על ידי בני ישראל שהתיישבו בארץ, והם השתמשו בו כאחד מחומרי הבנייה של בית המקדש הראשון ובית המקדש השני בירושלים. ארץ הלבנון מוזכר בתנ"ך כשבעים פעמים, והוא אף מופיע בעלילות גילגמש. לפי מקורות שונים יערות הארז החלו להיעלם במאה ה-6, בתקופת שלטונו של יוסטיניאנוס הראשון.

ב-1991 גילתה קבוצת ספלאולוגים שפעלה בעמק שמונה מומיות של כפריים מרונים, ותיארכה אותן לשנת 1283 בקירוב. המומיות נמצאו במערת אסי-אל חאדת' ביחד עם מגוון חפצי עתיקות.