Au IXe siècle, l’endroit est occupé par la villa carolingienne de Selonna (Séronnes), construite sur un coteau dominant la rive droite de la Sarthe.
En 1131, le comte d’Anjou, Geoffroy V le bel, surnommé Plantagenêt, construit en aval de Séronnes, une citadelle (castellum novum) pour se protéger d’un bouillant vassal, le seigneur de Sablé. Une ville fortifiée avec pont, église, foires et marchés, est édifiée au pied du château. Bientôt le nom de Châteauneuf-sur-Sarthe remplace celui de Séronnes.
Entre 1830 et 1870, la commune connaît une période de grands travaux : reconstruction du pont (le précédent a disparu vers 1710), construction du barrage et de l’écluse à la place des portes marinières, percement de la rue nationale, aménagement des quais, de la place des halles, construction du grand moulin, des fours à chaux…
Châteauneuf-sur-Sarthe n’en demeure pas moins une petite cité, partagée entre une campagne peu étendue et un bourg où se concentrent les services administratifs et les professions libérales.
Il faudra attendre le début des années 1960, pour assister au décollage économique et démographique avec l’implantation des tanneries Sueur dans le cadre de la décentralisation, le développement de Duchemin (BTP) et la création des collèges.