En 1927 un grupo de once viticultores decidió constituirse en cooperativa. Se trataba de la Sociedad Cooperativa de Peñafiel 'La Primera en la Ribera del Duero'. Su propósito era producir vino de calidad. A lo largo de la década de los años treinta, comenzó a ser conocida internacionalmente gracias a la medalla de oro que dos de sus vinos tintos, los de las cosechas de 1927 y 1928, obtuvieron en la Exposición Universal de Barcelona de 1929.
En 1931, la cooperativa pasó a ser un sindicato agrícola con el nombre de Bodega Ribera el Duero 'La Primera en la Ribera'. En 1947 se vuelve al estatus de cooperativa: la Cooperativa Bodega Ribera del Duero de Peñafiel con cincuenta y dos socios. En 1974 la cooperativa contaba con 282 socios.
Paralelamente, se reconoció la necesidad de ampliar sus instalaciones en la comarca dadas las expectativas de mercado. Se inició la construcción de una nueva bodega a los pies del castillo de Peñafiel, con capacidad para 3500 barricas, ampliado en 1995 hasta 8500.
En los años ochenta, y como consecuencia de la creación en 1982 del Consejo Regulador de la zona, la bodega cambió su nombre original, Bodegas Ribera del Duero, por el de Bodegas Protos (del griego protos, primero). Cedió este nombre al consejo, autorizando su uso para identificar a la denominación de origen Ribera del Duero, que velará por la calidad de los vinos de la zona.
El proyecto siguió creciendo y años después adquirió una nueva bodega en Anguix (Burgos).
En 1990 la cooperativa se transformó en sociedad anónima, pero cinco años después, en 1995, pasó a ser una sociedad limitada. En 1999 colaboraron económicamente para la creación del Museo Provincial del Vino, localizado en el castillo de Peñafiel.
En 2006 pasó a formar parte de la Denominación de Origen Rueda, con la elaboración de vino blanco a partir de la variedad de uva verdejo. También comenzó la construcción de una nueva bodega en La Seca (Valladolid) y comercializó la primera añada de Protos Rueda Verdejo.
En 2013 la revista estadounidense Wine & Spirits eligió a Protos como “bodega del año”. También fue la primera bodega española que obtuvo el certificado de "marca de excelencia" del organismo internacional 'Superbrands', en 2012.