Il territorio è ricco di reperti in epoca etrusco-romanica, il nome Castagneto comparve per la prima volta nell’atto di donazione dei beni al monastero di San Pietro a Monteverdi redatto il 6 luglio 754 d.C. da Walfredo di Ratcauso.
Il toponimo deriva da "castaneam" ed è quindi legato a caratteristiche locali ma risulta però strano il fatto che i castagni siano sempre stati esigui e che anche l’alimentazione con castagne nel territorio e’ sempre stata poco diffusa. Una spiegazione plausibile può essere che il castagno sia stato usato non per i suoi frutti, ma per il legname da carbone e da forno siderurgico.
Castagneto è il territorio Comunale più anticamente citato, ma senza conoscerne realmente i limiti territoriali, né si sa come secoli dopo nuovamente apparve tra i possedimenti dei Conti di Donoratico.  La popolazione sempre in lotta con i Della Gherardesca per il godimento degli usi civici, che nel 1778 una sentenza li assegnò ai castagnetani lasciando la proprietà immutata del territorio ai Conti, e solo nel 1788 per la prima volta venne concessa la proprietà terriera alla popolazione .
I contrasti comunque peggiorarono al punto che nel 1847 una rivolta totale costrinse il Granduca Leopoldo II a concedere le “preselle” assieme a molte altre rivendicazioni minori.

Castagneto sul piano urbanistico, accanto ad alcune proprietà private consolidatesi a fine 700, ne estese il suo abitato prima ai dintorni del mitico borgo, poi fino alle zone sottostanti degli Orti, di Fontanella, di Costia ai Mandorli, della Casina e del Biancuccio. L’antica contea rimase dal nome “LA TERRA GHERARDESCA”, e semplificata in seguito in “LA GHERARDESCA”  ma all’interno di essa avevano preso consistenza piccole comunità che Firenze nel 1406 aveva costituito in Comuni autonomi: Bolgheri, Donoratico, Castagneto, Il paese fu ormai definitivamente battezzato con il nome di Castagneto Marittimo dopo l’unità d’Italia, che sostituì l'ormai vecchio nome di “Comunità Della Gherardesca”.

	Giosuè Alessandro Michele Carducci  un poeta e scrittore italiano.
	Data nascita Valdicastello, 27 luglio 1835
	Data morte Bologna, 16 febbraio 1907

Nel 1907 morì Giosuè Carducci che aveva trascorso parte della propria vita nel comune di Castagneto ed il consiglio Comunale deliberò di aggiungerne il nome modificandolo così in "Castagneto Carducci" in onore al grande poeta, oggi la casa dove Carducci abitò ospita un museo ricco di testimonianze.
Successivamente nel 1926 il paese uscì dalla provincia di Pisa e entrò a far parte di quella di Livorno.

Castagneto Carducci adagiato sulla sommità della collina su cui domina il Castello dei Conti della Gherardesca, è un piccolo borgo un tempo circondato da mura. La Chiesa di San Lorenzo e il castello ne costituiscono il nucleo originario di quel centro abitato.
Il Castello, nella sua lunga storia subì numerosi rifacimenti, come la chiesa parrocchiale la cui costruzione risale probabilmente al 1000, intorno si è sviluppato un centro urbano di strade, vicoli e piazzette secondo uno schema di anelli concentrici che danno struttura a tutto il sistema .
Il municipio, usato, a partire dal 1716 come sede del palazzo pretorio divenne sede del Comune nel 1849, la piazzetta retrostante era la Piazza della Gogna, dove erano eseguite in eco alle grida le condanne e l’esecuzione delle infamanti pene alla gogna e berlina.
Al centro del paese si trova la via Vittorio Emanuele, che finisce in Piazza del Popolo, dove dietro si apre  Piazzale Belvedere, una terrazza naturale il cui nome già annuncia il paesaggio che si apre davanti, questo è il piazzale dove durante l'anno si svolgono numerose delle manifestazioni turistiche e folkloristiche.
Proseguendo fino alla Chiesa del Santissimo Crocefisso dove davanti sorge l'oratorio che conserva il "Crocefisso del 400" oggetto di forte culto locale,  rinvenuto tra i ruderi dell'antico monastero di San Colombano.