Au 9ème siècle, l’endroit est occupé par la villa carolingienne de Selonna (Séronnes), construite sur un coteau dominant la rive droite de la Sarthe. On en a souvent fait, à tort, le fief de Robert le Fort, comte d’Angers et duc de Neustrie, tué en 866 en combattant les Normands dans la localité toute proche de Brissarthe.
Or, il n’en est rien puisqu’à cette époque la région dite « Entre Deux Eaux » (entre les rivières Mayenne et Sarthe) où se trouve Séronnes vient d’être cédée par le roi de France Charles le Chauve au roi breton Salomon.

Vers 1020, le comte d’Anjou Foulques III Nerra fonde le prieuré Notre-Dame de Séronnes, dépendance de l’abbaye de Beaulieu-lès-Loches qu’il a créée quelques années auparavant au retour de son premier voyage en Terre Sainte. Sans doute établit-il aussi à proximité, pour en assurer la protection comme il avait l’habitude de le faire, un château à motte.  Celui-ci permettait également de contrôler l’accès d’Angers par le 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 remplace celui de Séronnes.

Lors du conflit qui oppose Philippe Auguste au Plantagenêt Jean sans Terre,  la ville est prise, en 1203, pour le compte du roi de France,  par le sénéchal d’Anjou Guillaume des Roches et le château  est démantelé. Les portes fortifiées et les remparts de la ville subsistent. Restaurés pendant la guerre de Cent Ans, ils disparaîtront, hélas,  au fil des siècles.

En 1204, Philippe-Auguste attribue la seigneurie de Châteauneuf à Guillaume des Roches pour services rendus. Elle appartiendra à de grands seigneurs (les La Trémoille, Abel Servien…),  sera érigée en baronnie en 1556, puis en marquisat en 1750.

A la Révolution, tenue par les Bleus, assaillie à plusieurs reprises par les Chouans, Châteauneuf est, de façon éphémère, chef-lieu d’un district comprenant plusieurs cantons.
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 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.

Après une période de stagnation due aux difficultés rencontrées par les deux entreprises précitées dans les années 1980, la reprise se manifeste à nouveau en ce début du XXIe siècle, symbolisée par la création de plusieurs lotissements. Une population de 3000 habitants ne semble pas impossible dans un avenir proche.