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C'est en 1131 que le nom de Cavillo apparaît dans un texte concernant l’abbaye de Saint-Urbain. Les moines y cultivaient la vigne sur le coteau et exploitaient également des carrières de pierre.
En 1617, René de Courtenay, abbé commendataire de l' abbaye Notre-Dame des Écharlis au diocèse de Sens, actuellement logé à Paris, rue de Bièvre, près de la Place Maubert, fait donation à Jean de Courtenay, seigneur de Frauville et de Chevillon en partie de ses droits en la terre et seigneurie de Chevillon, près Charny[1]
L'évolution du nombre d'habitants est connue à travers les recensements de la population effectués dans la commune depuis 1793. À partir du , les populations légales des communes sont publiées annuellement dans le cadre d'un recensement qui repose désormais sur une collecte d'information annuelle, concernant successivement tous les territoires communaux au cours d'une période de cinq ans.
Pour les communes de moins de 10 000 habitants, une enquête de recensement portant sur toute la population est réalisée tous les cinq ans, les populations légales des années intermédiaires étant quant à elles estimées par interpolation ou extrapolation[3]. Pour la commune, le premier recensement exhaustif entrant dans le cadre du nouveau dispositif a été réalisé en 2005[4],[Note 1].
En 2013, la commune comptait 326 habitants, en évolution de +4,49 % par rapport à 2008 (Yonne : −0,46 %, France hors Mayotte : +2,49 %).
Chevillon est le village de naissance des frères Chausson, Gaston (né en 1876) et Jules (né en 1881). Tous deux fondèrent les Usines Chausson d'Asnières-sur-Seine qui produisirent des radiateurs pour automobiles, des éléments de carrosserie pour les constructeurs ainsi que la grande série des autocars Chausson qui furent les leaders du marché de l'autocar français de 1947 à 1965. La toponymie comporte plusieurs références commémoratives comme la rue Gaston Chausson qui est la rue principale du village, l'allée Edith Chausson qui longe l'église et l'école Gaston Chausson.
ZNIEFF des étangs, prairies et forêts du Gâtinais sud oriental[8],[9]. L'habitat particulièrement visé par cette ZNIEFF est fait d'eaux douces stagnantes ; les autres habitats inclus dans la zone sont des eaux courantes, des prairies humides et mégaphorbiaies, et des bois ;
ZNIEFF de l'étang du Martroi, une zone de 25 ha dans le sud de la commune le long de la D 145 de Charny à La Ferté-Loupière, qui inclut et entoure l'étang du Martroi, et qui s'étend également sur La Ferté-Loupière. L'habitat y est fait d'eaux douces stagnantes[10] ;
ZNIEFF de l'étang Neuf[11], de 32 ha autour de l'étang Neuf. On y retrouve les eaux douces stagnantes en habitat déterminant, et des prairies humides et mégaphorbiaies, bois, tourbières et marais.
↑Par convention dans Wikipédia, le principe a été retenu de n’afficher dans le tableau des recensements et le graphique, pour les populations légales postérieures à 1999, que les populations correspondant à une enquête exhaustive de recensement pour les communes de moins de 10 000 habitants, et que les populations des années 2006, 2011, 2016, etc. pour les communes de plus de 10 000 habitants, ainsi que la dernière population légale publiée par l’Insee pour l'ensemble des communes.