Il nome risulta documentato per la prima volta in un testo risalente all'anno Mille, per l'esattezza un diploma dell'imperatore Arrigo I. Il toponimo potrebbe derivare dalla circostanza che, intorno all'anno Mille, fosse presente in zona di mandrie di cavalli, animali a cui il paese è sempre stato legato (un cavallo, infatti, è rappresentato nello stemma comunale). Centro in provincia di Novara situato sulle colline che separano le valli del fiume Sesia e del torrente Agogna, Cavallirio era dedito, un tempo, prevalentemente all'agricoltura, ed è oggi noto per la produzione del vino DOC..
È famoso perchè nel 1524, durante la battaglia di Romagnano Sesia, paese confinante, vi rimase ucciso il comandante dell'esercito francese in Italia, Pierre du Terrail, comunemente chiamato "il cavaliere senza macchia e senza paura". Appartenuto ai Conti di Vercelli, una parte del territorio fu ceduta al Vescovo di Novara ed un'altra passò ai signori di Robbio. L'imperatore Federico nel 1152 volle che il feudo appartenesse ai Signori di Castello; nei primi anni del Quattrocento Giovanni Galeazzo Visconti lo affidò a Francesco Barbavera e solo qualche anno dopo passò a Guarco Isnardo a successivamente al Conte di Pollenzo. Venduto al Marchese di Romagnano, gli Sforza lo infeudarono a Visconti Anchiese, finché Carlo V non glielo sottrasse. Tornato ai Marchesi di Romagnano, fu venduto al Conte di Viverone, passò ai Savoia e poi al Conte di Arona. Alla fine del Cinquecento fu devoluto alla Spagna.

Da vedere:

L'oratorio dell'Assunta, risalente al Seicento, conserva un'ancona della seconda metà del Seicento ed un altare in marmo della seconda metà del Settecento.
La parrocchiale di San Gaudenzio, patrono del paese, edificata nella prima metà del Settecento, presenta altari di epoca di poco successiva.
L'oratorio di San Germano della Brughiera, situato in zona isolata, presenta una sola navata ed è stato edificato inglobando una precedente costruzione che, per le caratteristiche strutturali e per i materiali usati, si può far risalire alla prima metà dell'XI secolo e di cui rimane solo una parte dell'abside.
La Torre. Si tratta dei resti di una torre di epoca longobarda situata nella parte più alta del territorio comunale.