Den første kjende bygningen i området var den mauriske borga Fadrell, nær Alquerías de La Plana. Byen vart offisielt grunnlagt i 1251 etter at det mauriske kongedømet Valencia vart erobra av kong Jakob I av Aragon i 1223. Jakob gav kongeleg løyve til å flytte byen frå fjella til sletta nedanfor den 8. september 1251, og segna fortel at flyttinga var ferdig den tredje søndagen i faste i 1252. I mellomalderen var byen verna av vollgraver, murar og tårn, og det vart bygd ei kyrkje. Seinare kom det ein katedral. På 1600-talet var byen ein av dei siste skansane i Revolta de les Germanies (dei lokale lauga). Han støtta erkehertug Karl av Austerrike i den spanske arvefølgjekrigen (1701-14), men vart seinare erobra av troppane til Filip d'Anjou.
På 1800-talet vart bymurane riven ned og byen utvida seg sakte, ein prosess avbroten av den spanske sjølvstendekrigen mot Napoleon (1804-1814) og karlistkrigane (1833-1863). I 1833 vart Castellón hovudstad i ein ny provins. På andre halvdel av 1800-talet vokste byen igjen, særleg etter at jernbanen kom og hamna vart utvida.
I 1991 vart Jaume I universitet oppretta. Den lokale økonomien er i dag basert på industri og handverk.
