Di origine etrusca, Castellina in Chianti giocò un ruolo primario per la sua posizione chiave di collegamento tra le città etrusche meridionali ed il Nord. Nel 1200 passa nella sfera di influenza di Firenze, dopo essere stata feudo dei Signori del Trebbio, di cui fu presidio militare, soprattutto per la vicinanza geografica a Siena, nemica storica di Firenze. In questo periodo è capoluogo della Lega del Chianti, comprendente i territori di Gaiole in Chianti e Radda in Chianti, il cui emblema è un gallo nero, lo stesso riprodotto nello stemma del Comune di Castellina. Nel 1500 diventa definitivamente parte del Granducato di Toscana, perdendo il suo carattere strategico-militare e trasformandosi in centro agricolo: le sue colline si ricoprono di fattorie e casolari.

Nel 1944, durante la II Guerra Mondiale Castellina subì la ritirata delle truppe tedesche, che vi posero una linea di confine, distruggendo l'antica porta fiorentina e la chiesa di San Salvatore. Il secolare ruolo strategico militare di Castellina è rappresentato dalla quattrocentesca Rocca Comunale che ospita un Antiquarium con reperti etruschi, nel cui cortile si può ammirare il pozzo. La Rocca faceva parte delle mura costruite dai fiorentini, mura che cingevano tutto il paese, interrotte solo dalle due porte orientate una verso Siena, l'altra verso Firenze.

Il centro storico ha un impianto medievale di cui è testimonianza Via delle Volte, una strada coperta addossata alle antiche mura.