Le village possédait un chateau qui avait été acquis par Thierry, archevêque de Besançon (874-895), en même temps que les habitations voisines. Il disparut au XVIIè siècle.

En 1043, l’empereur Henri III rendit à l’archevêque Hugues Ier les chateaux de Choye, Gray et Vesoul qu’avait usurpés le comte de Bourgogne. En 1090, Raynaud, comte de Bourgogne, céda aux chapitres Saint etienne et Saint Jean de Besançon tout ce qui lui appartenait (in villa quae dicitur Chois).
Choye était du domaine des comtes de Bourgogne et ils paraissaient lui avoir apporté un intérêt particulier. La terre échut en partage à la branche cadette et, en 1191, lorsqu’ Etienne de Bourgogne eut le dessous dans la lutte qu’il avait entreprise contre Othon de Méranie, comte Palatin, celui-ci s’empara de Choye, Scey sur Saône et Ferrières ; il obligea Etienne à lui en reconnaître la propriété en 1193. A la mort d’Othon, Etienne récupéra Scey et Ferrières, mais Choye ne lui fut pas rendu. Suivant une chronique citée par Duchêne (Histoire de Vergy), Othon II rendit Choye en 1211 : « la ville de Choix qu’il devoit acquitter de Dame Marguerite d’Oysi, jadis comtesse Bourgogne, qui tenoit la ville de Douaire ». En 1213 Etienne renonça définitivement à Choye et la céda au comte Palatin (villam quae dicitur Chois et plegios suos quantum ad hoc quod ad Chois attinet). Il obtint en échange tout ce que le comte possédait à Montigny : in Monteigneium juxta Vesulium (Montigny-lès-Vesoul).

Au XIIIè siècle une famille porta le nom de Choye. En 1222, Richard devint homme lige d’Othon, duc de Méranie, comte de Bourgogne, sauf la fidélité à son frère Etienne de Choye ; il jura de la recevoir dans le château qu’il tenait de lui, lui et les siens, chaque fois qu’il voudrait : le lendemain Etienne de Choye fit la même déclaratoin d’allégeance. Humbert de Choye est cité par Goullut comme contemporain du Palatin Othon III, duc de Méranie, mort en 1248.

Choye eut beaucoup à souffrir de la guerre des barons comtois contre Eudes IV, duc de Bourgogne. Elle fut prise et incendiée par eux en 1336. « Or, ces seigneurs campèrent Choye et autant qu’elle peut être secourue, en quarante huit heures ils la forcèrent » (Goullut).
En 1364, les Routiers ou les Anglais ravagèrent de nouveau Choye. « Et de faict, haians pour capitaine un Guichard Monnot et l’armée fort puissante, ils se présentèrent à Choye qu’ils gaignèrent ». (Goullut).

La baronnie de Choye comprenait : Choye, Bonboillon, Venère, Hugier, Chancevigney, Bay, Sornay, Montagney, Cult, Virey, Motey, la Tour de Motey, Chancey et la vigne de Magney.
A la mort de Jean de Vienne, seigneur de Choye, elle fut morcelée entre ses héritiers et ayant droits (1451). Jean de Longwy, mari de Jeanne de Vienne, eut Choye et Bonboillon. « Elle a passé à la maison de Varambon, à celle de Vienne, de Precipiano, de Seroz Granvelle et de Saint Mauris Crilla, aux seigneurs de la Baulme et au Président d’Ollivet en faveur de qui elle fut confirmée dans le titre de baronnie au mois de juin 1767. Le baron de Choye n’avait guère dans ce village que la seigneurie directe qui comprenait les droits de justice, d’épaves, d’aides, de tailles et de suzeraineté sur les fiefs qui en dépendaient.
Une maison dite de Choye ou de Roussel possédait en fief la tour de ce lieu avec des prés et des fonds dans ce territoire ; les actes publics donnaient à chacun des individus de cette maison le titre de miles et j’en trouve un grand nombre possesseur de ce fief depuis commencement du XIVè siècle jusqu’en 1501. Ce n’est que vers cette époque qu’eut lieu la réunion de leur fief à la baronnie. » (Almanach de 1785). La commanderie de Sales et les abbayes d’Acey et de Corneux y avaient d’importantes possessions.

1789 : bailliage et décanat de Gray
1790 : district de Gray, canton de Gy

Le 2 mars 1829, un terrible incendie détruisit 70 maisons.

« Dictionnaire des communes de la Haute-Saône », paru en 1970.