Desa Cau Belayu pada mulanya berasal dari daerah Belayu, Kecamatan Marga yang awal mula penduduknya berasal dari wilayah Banjar Cau bagian dari Desa Rangkan Wewidangan Sukawati. Pada abad 16 Masehi masyarakat Banjar Cau hidup rukun dan damai, lalu Desa ini kedatangan seorang Pendeta yang bernama Ida Pedanda Watulumbang keturunan dari Dang Hyang Nirartha (Pedanda Sakti Wawu Rauh). Kedatangan beliau disambut baik oleh warga Banjar Cau.

Di saat-saat tenangnya kehidupan warga bersama gurunya (Ida Pedanda Sakti Watulumbang), tiba-tiba mendadak warga Banjar Cau terjangkit wabah penyakit ngutah bayar yang kini dikenal dengan muntaber, hingga menelan korban banyak penduduk. Setelah ditelusuri lebih lanjut ternyata wabah ini berasal dari perbuatan aneluh Nerengjana, anesti yang dikirim oleh Dane Ki Balian Batur. Hal ini sangat mencemaskan warga Banjar Cau, sehingga dengan tekad bulat maka mereka meninggalkan kampung halamannya dengan membawa semua harta benda dan miliknya, berpindah ke wilayah kerajaan Mengwi yang berjarak sekitar 12 Km.

Sesampainya disana ternyata mereka disambut baik oleh Raja Mengwi. Akhirnya mereka hidup aman dan tenteram hingga ratusan tahun, dengan memberi nama tempat tinggalnya dengan nama Desa Cau Wewidangan Mengwi (wilayah Belayu sekarang). Namun setelah Kerajaan Mengwi dikalahkan, karena merasa takut dan resahmaka warga Desa Cau ini mengungsi kembali menuju arah utara ke Desa Tua dan membentuk Banjar Cau. Tak lama kemudian warga Cau kembali menengok kampung halamannya ternyata telah ditempati oleh penduduk baru yang berasal dari Carangsari, Abiansemal, Blahkiuh, Kwanji, Sempidi, Abianbase dan Kapal yang mana berada dalam naungan Kerajaan Mengwi.

Sekitar abad 19 Masehi warga Belayu yang dipimpin oleh I Gusti Gede Oka dari Puri Belayu, mengajak sekitar 40 kepala keluarga menuju Alas Padang Jerak dan bermaksud bermukim disana, karena dekat dengan Pura Titi Gantung. Setibanya ditegah alas/ hutan rombongan ini menemukan banyak sekali tulang belulang satwa/ hewan/ buron, bahkan sampai ribuan. Maka dinamakanlah tempat ini sebagai banjar Seribupati.

Disekitar Banjar Seribupati masih ada semak belukar yang merupakan wilayah dari Alas Padang Jerak dan berselang beberapa puluh tahun, datanglah pengungsi baru yang berasal dari Banjar Babakan, Desa Buduk, Mengwi. Sesuai dengan nama tempat asalnya wilayah ini kemudian dinamakan Banjar Babakan. Para penduduk ini mengungsi dengan mengikuti Ida Peranda Gria Pemayun. Setelah berdiam di Banjar Babakan ini maka Ida beranjangsana ketengah-tengah Alas Padang Jerak diiringi beberapa muridnya. Disanalah beliau menemukan batu bersinar, beliau kemudian melakukan tapa semedhi semalam suntuk dan akhirnya batu ini dinamakan Batu Api. Ditempat inilah kemudian secara berangsur-angsur dibangun Pura yang disebut Pura Yang Api, dimana kini nama Pura ini adalah Pura Luhur Pucak Geni.

Disebelah utara Banjar Babakan masih merupakan Alas Padang Jerak yang kepemilikannya sebagian dikuasai oleh Puri Seribupati asal Belayu dan sebagian lagi dimiliki oleh Puri Perean. Beberapa tahun kemudian secara berturut-turut datanglah warga dari Banjar Berteh wilayah Perean Kangin yang menetap disana. Karena jumlahnya semakin banyak lalu dibentuklah satu Banjar lagi yang dinamai Banjar Padangaling, yang artinya eling, karena lokasi tersebut sama-sama ngelingan (mengingatkan).

Berdasarkan Pra Sejarah Pura Titi Gantung, untuk memudahkan para penyungsung Pura yang letaknya ada di wilayah Banjar Cau Belayu Wewidangan Mengwi, maka atas prakarsa Puri Belayu, Pura Besar Banjar Cau diminta kepada Mengwi untuk dijadikan wilayah Belayu. Saat diijinkannya hal ini Banjar Cau Wewidangan Mengwi itu kemudian sah menjadi Banjar Cau belayu.

Berdasarkan sejarah tersebut maka Banjar Seribupati, Babakan, Padangaling dan Cau resmi menjadi Desa Cau Belayu dibawah pimpinan I Gusti Gede Oka yang berasal dari Puri Belayu.

Adapun kepemimpinan yang pernah memegang jabatan sebagai Kepala Desa/Perbekel maupun PJS adalah :

Sejak kepemimpinan I Nyoman Sukarya, pemilihan Kepala Desa dilakukan secara demokratis, dilakukan dengan pemilihan oleh warga masyarakat.

Secara Tofograpi, Desa Cau Belayu, Kecamatan Marga, Kabupaten Tabanan merupakan daerah landai dan dataran rendah dengan ketinggian 500-700 meter diatas permukaan air laut, dengan curah hujan 4.500mm/tahun dan rata-rata suhu 23°C. Luas wilayah 414 Ha dengan batas-batas wilayah administratif sebagai berikut :

1.     Sebelah Utara berbatasan dengan                :  Desa Perean Kangin

2.     Sebelah Timur berbatasan dengan               :  Desa Sangeh

3.     Sebelah Selatan berbatasan dengan            :  Desa Ayunan

4.     Sebelah Barat berbatasan dengan                :  Desa Sembung

Desa Cau Belayu Terdiri dari 4 Banjar Dinas yaitu :

1.    Banjar Dinas Cau Belayu

2.    Banjar Dinas Seribupati

3.    Banjar Dinas Babakan

4.    Banjar Dinas Padangaling