Anciennement connu dès 1138 sous le nom de Castinetum.
Cette agglomération celtique et gallo-romaine est située sur la voie romaine longeant la face "Est" des Vosges.
L'ancien Castinetum romain est devenu "Kestenholtz" au Moyen-Age, importante place stratégique.
La cité possède au 12ème siècle une noblesse locale (Jean de Kestenholtz, Frédéric de Castaneto ...) ainsi qu'un château, détruit lors de la guerre de Trente Ans.
Place forte des évêques de Strasbourg, au 13ème siècle, elle est vendue en 1410 au Grand Prévôt du Grand Chapitre. Elle lui appartiendra jusqu'à la Révolution et il en fera même le siège administratif de ses terres.
Occupée par les Bourgeois de Sélestat au 13ème siècle, la ville est pillée par les "Armagnacs" en 1445 mais épargnée par Charles le Téméraire.
Aux 16ème et 17ème siècles, Châtenois la riche, ville catholique ne participe pas à la Guerre des paysans (1524-1526) mais l'un des affrontements les plus sanglants s'y déroule le 20 mai 1525, face au duc de Lorraine, avec pour triste bilan des pertes humaines de 5 à 6000 morts, inhumés ensuite par les habitants de Châtenois et ceux de Sélestat, ville voisine.
La guerre de Trente Ans (1618-1648) marquera sa capture par les Suédois le 13 Novembre 1632 et au terme du conflit, Châtenois aura perdu 80% de sa population !
Au 19ème siècle, Châtenois connaîtra une industrialisation importante (textile, brasserie, huiles).
La source jaillissant dans le village permettra le développement d'un établissement de bains, déjà connu au Moyen Âge et dont un incendie ravagera les installations. Il n'en reste plus aujourd'hui que la fontaine appelée "Badbronn" ou "Fontaine des bains".