La famiglia è in origine chiamata solo Vassè, dal castello feudale nei pressi di Parigi da cui proviene. Trapiantata nel Regno di Napoli all'inizio del sec. XIV, ottiene il governatorato sulla terra di Pietramellara, nella diocesi di Teano (tra Roma e Napoli), da cui deriva il secondo cognome. Nel 1490 Giacomo Vassè si reca a Bologna per studiare e rimane nella città, sotto la protezione di Giovanni II Bentivoglio, quale lettore di astronomia e matematica nello Studio. In seguito, la famiglia costituisce una società per l'estrazione e la lavorazione dei minerali metalliferi della montagna bolognese. Gli ottimi rapporti con la Chiesa di Roma garantiscono alla famiglia il seggio senatorio bolognese nel 1644.
Palazzo Vassè Pietramellara proviene alla famiglia nel 1518 ed è ricostruito nel 1555. Nella seconda metà del '600 viene sfarzosamente ristrutturato all'interno e nella parte posteriore. Risalgono alla fine del '500 gli affreschi attribuiti a Giovanni Battista Cremonini nella cappellina, nel grande salone delle Virtù, nella la Sala della Parabola del Figliol Prodigo e nella Sala delle Arti e Virtù dei Pietramellara. A partire dal 1674 Domenico Santi, detto il Mengazzino, per l'ornato e Bartolomeo Morelli, detto il Pianoro, per le figure, decorano il lungo atrio in capo allo scalone, la Galleria della Meridiana, dotata di un’insolita meridiana al coperto, eseguita dall'astronomo Geminiano Montanari, con due fori sul soffitto per le osservazioni del cielo notturno. Con l’arrivo dei francesi nel 1796 il potere della famiglia, così strettamente legato a Roma, entra in crisi mentre emergono persone sempre più legate alle lotte risorgimentali, come Pietro Pietramelllara (al cui nome è dedicato il viale che porta alla Stazione di Bologna).
La famiglia si estingue alla fine dell’800. Oggi il palazzo appartiene alla famiglia Sassoli de' Bianchi.
Bologna, via Farini 14.