El nombre de Peñamellera aparece escrito por primera vez (Peña Mierera) cuando el obispo don Pelayo reúne, en 1115, en Oviedo, a varios legados municipales para determinar la administración de Asturias. Su superficie es accidentada, con la Sierra del Cuera al norte, y el Macizo Oriental de los Picos de Europa al sur y oeste, que alcanza alturas de hasta 1500 metros. La Pica de Peñamellera separa a este concejo del de Peñamellera Alta, y da nombre a ambos. El clima, más suave que el de Peñamellera Alta, presenta también inviernos largos y fríos, y veranos cortos y cálidos. Abundan bosques ribereños, de castaños, hayas, abedules, robles y avellanos.