Muchos años después (1533), este valle fue refugio y última morada de los Incas de Vilcabamba, que resistieron, por algunas décadas, a la dominación del poder español luego de la conquista del Cusco.

Las llactas son la mejor prueba del espíritu imperial de los Incas y su afán de dominar permanentemente las naciones que conquistaban. Estas llactas fueron grandes asentamientos construidos en la ruta del Cápac Ñan (Camino Real Incaico) con la finalidad de controlar y administrar la economía de las diferentes regiones conquistadas. Fueron construidas siguiendo un planificado orden respondiendo a la necesidad de controlar y retener sus conquistas. En esencia, las llactas fueron localidades burocráticas donde residían los administradores incas y todos los funcionarios de su entorno, junto a sirvientes y artesanos.

Picchu (nombre original de Machu Picchu) fue una de estas llactas, pero retuvo para sí un papel especial. Es la única alejada del Cápac Ñan y se construyó en un lugar recóndito e inexpugnable del valle de Tampu, en tierras de la panaca de Pachacútec, fundador del Tahuantinsuyo. Fue la más bella del imperio porque fue construida para ser el refugio y morada de lo más selecto de la aristocracia. Los caminos que conducían a Picchu eran prohibidos para el común de la población, pues su ubicación era un secreto militar. Los profundos barrancos y agrestes montañas eran la mejor defensa natural. Según los restos que se encuentran en la ciudad inca, durante su apogeo la población tuvo algunos miles de habitantes.

Como toda llacta importante, no dejaron de estar presentes en Picchu un acllawasi -casa de las escogidas-, un intiwatana -reloj solar, que marca las estaciones del año-, kallancas -galpones vivienda para los guerreros-, baños y acueductos, así como amplias áreas con andenerías para los cultivos.

El 80% (109 esqueletos) de las 135 momias encontradas en una excavación arqueológica realizada por la expedición de Bingham correspondían a mujeres, lo que ha hecho suponer la idea de que existieron los aqllawasi -casa de mujeres escogidas, elegidas del Inca-, consideradas como las esposas del Sol, y que huyeron del Cusco antes de la llegada de los españoles, o que Machu Picchu fue habitado casi exclusivamente por mujeres.

Muchos estudiosos modernos sugieren que, puesto que el heredero al trono tenía que ser hijo de Inca y de su hermana, gran parte de ellas también eran esposas del Inca. Considerando que él era el hijo del Sol, por consiguiente, era un dios viviente. Así, el Inca vivió en su propiedad, junto a sus esposas. Era normal para el Inca tener centenares de concubinas. Por ejemplo, la historia narra que Wayna Cápac, que era padre de Huáscar y Atahualpa, tenía más de 400 niños. No obstante, su esposa principal debe haber sido su propia hermana, pues solo así preservarían la "sangre del Sol".

Aún hoy las razones que llevaron a la despoblación de Machu Picchu son desconocidas, aunque se perfilan algunas hipótesis dentro de un marco lógico. Se esgrime como una opción que hubo una epidemia que llevó al abandono de la ciudadela, construida en una zona húmeda con abundancia de insectos. Incluso hasta las primeras décadas del siglo XX hubo frecuentes epidemias en esta área, sobre todo de malaria.

Otra posibilidad sugiere que tuvo que ser abandonada y cerrada después de la muerte del soberano que construyó y vivió en la ciudad, aunque es descartada por la afirmación que al menos tres generaciones de Incas la habitaron.

Otra razón hipotética indica que una vez los Antis -grupos amazónicos-, los peores enemigos del Inca, llegaron a este lugar donde llevaron a cabo una gran matanza. Lo que es evidente es que Machu Picchu estuvo cerrada, abandonada y olvidada hasta los primeros años del siglo XX.

Es muy posible, sin embargo, que luego de la llegada de los conquistadores españoles y con el desmoronamiento del mayor imperio de la América precolombina, la ciudad perdiese su razón de ser. Asesinado Atahualpa, el último emperador Inca, a manos de Pizarro, no había necesidad de un refugio que acogiera a las mujeres elegidas. Y las maravillosas obras de arquitectura e ingeniería hidráulica no interesaron a los conquistadores y los caminos de las alturas o en la selva solo habrían sido útiles si conducían hasta el oro y los minerales valiosos. Así, Machu Picchu cayó en el olvido por tres largos siglos.