Ricordata nell’Alto Medioevo col nome di Castellanetum, si costituì come abitato, sotto l’influenza bizantina, nel X secolo, accogliendo nelle sue grotte i contadini dei casali del circondario minacciati dalle continue incursioni saracene. Nel 1081 fu sottomessa dai Normanni e nel 1088 divenne sede vescovile. Successivamente fu infeudata ai Caracciolo e divenne ducato. Fedele a Ferdinando I, re di Spagna, nel 1502 si difese eroicamente dall’assedio dei Francesi. Partecipò attivamente al Risorgimento e fu sede di vendite carbonare.
Le sue principali fortune sono sempre state legate, nel corso dei secoli, alle attività agricole che si sono giovate della fertilità dei terreni e dell’ampiezza del territorio, uno dei più estesi dell’area ionica. Nel secondo Dopoguerra beneficiò della Riforma fondiaria e della bonifica della zona costiera dalle paludi malariche. L’agricoltura si riorganizzò e le colture si diversificarono: nacquero i primi stabilimenti agroindustriali e sorsero ricchi agglomerati costieri.
Dagli anni Sessanta, con l’avvio dell’insediamento turistico della frazione di Castellaneta Marina, ha conosciuto un crescente sviluppo.