Fue creada por un decreto del ex presidente Hipólito Irigoyen del 23 de febrero de 1921 y su historia está ligada a la historia del Nahuel Huapi y San Carlos de Bariloche, ya que antes de esa fecha, a finales del siglo XIX, comenzó a formarse un asentamiento a 60 kilómetros al este del gran lago, con pobladores que se mudaban desde la cordillera a la meseta.
El portal Real Patagonia (enfocado en la estepa y vinculado al Ente de la Región Sur de Río Negro) reseña que los primeros habitantes de esa migración fueron pobladores originarios, mapuches desplazados por la presión de la campaña militar a la Patagonia comandada por el general Julio A. Roca, que llegaba a la región por el río Limay al mando del general Conrado Villegas.
De aquellos habitantes proviene el nombre de Pilcaniyeu, de las voces araucanas “pilkan” (patos) y “niyeu” (lugar), y a ellos se sumaron inmigrantes europeos y sirio-libaneses, quienes atraídos por el surgimiento de la actividad agroganadera y el comercio decidieron levantar sus casas en aquel lugar.
El sitio elegido tenía movimiento desde hacía décadas, ya que era destino de huellas creadas por los pueblos originarios, conectado con un punto clave cercano al lago que se había convertido en centro de toda la región, con un movimiento creciente, en lo que hoy es Dina Huapi y la confluencia de la Ruta Nacional 40 y la Ruta Nacional 23.
La Ley Avellaneda de 1891 fomentaba el poblamiento con la entrega de tierras y así fueron surgiendo las primeras estancias dedicadas a explotación de la ganadería ovina.
El pueblo fue creciendo, las huellas se transformaron en caminos muy transitados y la llegada del ferrocarril diez años después de la fundación de Pilcaniyeu le cambió la vida al pueblo, orientándolo a un futuro de prosperidad de la mano de la producción lanera y su transporte al puerto de San Antonio Oeste con destino de exportación a Inglaterra, donde se industrializaba para el abastecimiento de telas a todo el mundo.
El paso del transporte de la lana en carros al tren dinamizó el crecimiento del pueblo y le cambió la vida, al calor del surgimiento de ajetreados galpones de lana, almacenes de ramos generales, fondas, un hotel, el Juzgado de Paz, una parroquia y la Comisaría. Hasta que el 8 de agosto de 1939 se creó la Comisión de Fomento, que organizó la administración pública.
Pero pocos años más tarde la historia floreciente del pueblo inició una pronta declinación. Las fibras sintéticas comenzaron a reemplazar en el mundo a la lana, el algodón y otras fibras naturales, por lo que la cría de ovejas se vio seriamente afectada y la economía de Pilcaniyeu comenzó a sentir las consecuencias.
Como les sucedió a tantos pueblos en Argentina, la declinación económica de la concentración productiva provocó una migración de los jóvenes a las ciudades mayores de los alrededores y una nueva transformación social y cultural del pueblo.
Pilcaniyeu siguió vinculado al trabajo en el campo y el comercio, en conjunto con el desarrollo de toda la Región Sur rionegrina y sus pueblos, y en el eje de la conectividad terrestre entre la cordillera y el mar, por lo que comenzó a asociarse también al incipiente movimiento turístico patagónico.
La pavimentación de la ruta nacional 23 pasa frente a la localidad y, si bien no ingresa como lo hacía la traza original, significa una promesa de aliento al movimiento turístico de Pilcaniyeu y atraer inversiones.
En 1979 la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) instaló en el ejido de Pilcaniyeu, a la vera del río Pichi Leufu, 10 kilómetros al oeste por la ruta nacional 23, un complejo tecnológico destinado a lograr el enriquecimiento de uranio, para uso en reactores nucleares de generación de energía y fabricación de radioisótopos.
El complejo tecnológico Pilcaniyeu albergó luego otros proyectos, como el desarrollo del reactor RA 8 por parte de la empresa rionegrina Invap, luego convertido por CNEA en prototipo del Reactor Carem, para proveer energía nucleoeléctrica a pequeñas ciudades. Es un reactor 100% argentino y actualmente se construye en Pila, provincia de Buenos Aires, donde están las centrales Atucha y Atucha II.
Hoy Pilcaniyeu crece al ritmo de la presencia del Gobierno de Río Negro y de la mano de su intendente Néstor Ayuelef (jefe comunal desde 2006) el pueblo se transformó con numerosas obras públicas, entre las que se destaca la construcción de la planta de tratamiento de líquidos cloacales, conectada al 90% de los vecinos de la planta urbana, y la mejora del abastecimiento de agua, que entre otras cosas incorpora una cisterna de 100.000 litros en reemplazo de la histórica de 15.000 litros.