L'histoire de Dotzheim remonte à l'âge de fer récent. Des colonies celtes y existaient déjà à partir de 400 avant Jésus-Christ, comme en témoignent les tombes en pierre de la Hohlstraße. Les Romains y ont également laissé des traces : en 222 après Jésus-Christ, Fortunatus et Séjus ont fait don d'un autel dont des fragments sont encore conservés aujourd'hui.

Au sixième siècle, après la victoire du roi mérovingien Clovis sur les Alamans, la colonisation franque a commencé. Un acolyte du roi s'installa dans la vallée du Belzbach et donna son nom au village : Au fil des siècles, "Tuozesheim" est devenu "Dotzheim".

La première mention écrite de Dotzheim date de 1128, époque à laquelle les institutions ecclésiastiques dominaient la vie du village. Des monastères comme St. Alban et Eberbach possédaient de vastes terres, dont des vignobles. Un document du monastère d'Eberbach daté du 24 juin 1275 mentionne pour la première fois le vin de Dotzheim : le chevalier Philipp von Frauenstein a fait don au monastère de propriétés foncières à Dotzheim, comprenant un moulin et douze acres de vignes.

Aux 13e et 14e siècles, des familles nobles se sont formées et se sont appelées "von Dotzheim". Leurs fondations, comme les chapelles latérales gothiques de l'église du couvent d'Eberbach, témoignent de l'importance de Dotzheim à cette époque.

En 1610, un incendie détruisit près de la moitié des bâtiments de Dotzheim. La guerre de Trente Ans a frappé encore plus durement le village : en 1644, il était presque entièrement dépeuplé. Ce n'est que des décennies plus tard que Dotzheim s'est remis des conséquences de la guerre. En 1695, un nouveau presbytère fut construit, et en 1698, une école. De 1716 à 1718, l'église paroissiale fut reconstruite.

Au 18ème siècle, Dotzheim se stabilisa et au 19ème siècle, elle devint une commune de résidence. De nombreux habitants trouvèrent du travail dans la ville thermale mondiale voisine de Wiesbaden. Jusqu'au 19e siècle, Dotzheim était considéré comme le "plus grand village du Nassauer Land". Avec l'industrialisation et le raccordement au chemin de fer de Langenschwalbach en 1889, la commune connut un essor économique. Une zone industrielle florissante a vu le jour autour de la gare.

La Première Guerre mondiale, suivie de l'occupation française, de l'inflation et de la crise économique, a entraîné des charges considérables pour Dotzheim. Par moments, 3.000 soldats français y étaient stationnés, puis les troupes anglaises prirent le relais à partir de 1926. Les tensions politiques et les difficultés économiques renforcèrent le souhait de rejoindre Wiesbaden. Ce souhait fut exaucé le 1er avril 1928, 800 ans exactement après la première mention de Dotzheim.

Sous la République de Weimar, Dotzheim était considéré comme le "Dotzem rouge" en raison du pourcentage élevé de votes pour le KPD et le SPD lors des élections au Reichstag de 1924. Après l'incorporation de la commune, l'influence du NSDAP a augmenté. A partir de 1933, la persécution des opposants politiques, l'expulsion et l'assassinat de la communauté juive ainsi que la destruction des magasins juifs suivirent. Les efforts de réarmement du régime nazi entraînèrent la construction de vastes casernes. La Seconde Guerre mondiale a entraîné des destructions parfois graves pour Dotzheim, notamment lors des bombardements aériens de février 1945.

La colonisation de Freudenberg et Märchenland a commencé dès les années 1930. Il s'ensuivit l'urbanisation généralisée du Kohlheck. Après la Seconde Guerre mondiale, Dotzheim a continué à s'étendre : de nouvelles zones résidentielles, comme le Schelmengraben d'après les plans du professeur May et le Sauerland, ont été aménagées afin de répondre à la demande croissante. Le professeur May était un important urbaniste qui a joué un rôle majeur dans le développement de Wiesbaden.

Parallèlement, le patrimoine historique a été préservé, notamment grâce au château de Freudenberg et au chemin de fer touristique de Nassau, qui maintiennent l'histoire de Dotzheim vivante.

Fibule" de Dotzheim datant du 7e siècle : L'aiguille murale en tôle de bronze de Dotzheim est une découverte importante du début de l'époque franque et se trouve aujourd'hui au British Museum de Londres.