Historia Dotzheim sięga wczesnej epoki żelaza. Celtyckie osady istniały tu od około 400 r. p.n.e., o czym świadczą kamienne groby skrzynkowe na Hohlstraße. Rzymianie również pozostawili swój ślad: w 222 r. n.e. Fortunatus i Sejus ufundowali ołtarz, którego fragmenty zachowały się do dziś.

W VI wieku, po zwycięstwie króla Merowingów Clovisa nad Alemanami, rozpoczęła się frankijska kolonizacja. Jeden ze zwolenników króla osiedlił się w dolinie Belzbach i nadał wiosce nazwę: Na przestrzeni wieków "Tuozesheim" przekształciło się w "Dotzheim".

Pierwsze pisemne wzmianki o Dotzheim pochodzą z 1128 roku, kiedy to instytucje kościelne zdominowały życie w wiosce. Klasztory takie jak St Alban's i Eberbach posiadały rozległe posiadłości, w tym winnice. Dokument z klasztoru Eberbach z 24 czerwca 1275 r. po raz pierwszy wspomina o winie z Dotzheim: rycerz Philipp von Frauenstein podarował klasztorowi ziemię w Dotzheim, która obejmowała młyn i dwanaście akrów winnic.

W XIII i XIV wieku pojawiły się rodziny szlacheckie, które nazywały siebie "von Dotzheim". Ich fundacje, takie jak gotyckie kaplice boczne kościoła klasztornego w Eberbach, świadczą o znaczeniu Dotzheim w tym czasie.

W 1610 r. pożar zniszczył około połowy budynków Dotzheim. Wojna trzydziestoletnia uderzyła w miasto jeszcze mocniej: w 1644 roku zostało ono niemal całkowicie wyludnione. Dotzheim podniosło się ze skutków wojny dopiero kilkadziesiąt lat później. W 1695 r. wybudowano nową plebanię, a w 1698 r. szkołę. Kościół parafialny został przebudowany w latach 1716-1718.

Dotzheim ustabilizowało się w XVIII wieku i rozwinęło się w społeczność mieszkalną w XIX wieku. Wielu mieszkańców znalazło pracę w sąsiednim kosmopolitycznym mieście uzdrowiskowym Wiesbaden. Do XIX wieku Dotzheim było uważane za "największą wioskę w regionie Nassau". Wraz z uprzemysłowieniem i podłączeniem do kolei Langenschwalbach w 1889 roku, gmina przeżyła boom gospodarczy. Wokół stacji kolejowej rozwinęło się kwitnące osiedle przemysłowe.

Pierwsza wojna światowa, a następnie francuska okupacja, inflacja i kryzys gospodarczy doprowadziły do znacznych obciążeń dla Dotzheim. Czasami stacjonowało tu 3000 francuskich żołnierzy, a od 1926 r. wojska brytyjskie. Napięcia polityczne i trudności gospodarcze wzmogły pragnienie przyłączenia się do Wiesbaden. Życzenie to zostało spełnione 1 kwietnia 1928 r., dokładnie 800 lat po pierwszej wzmiance o Dotzheim.

W czasach Republiki Weimarskiej Dotzheim było znane jako "czerwone Dotzem" ze względu na wysoki odsetek głosów oddanych na KPD i SPD w wyborach do Reichstagu w 1924 r. Po inkorporacji wzrosły wpływy NSDAP. Od 1933 r. nastąpiły prześladowania przeciwników politycznych, wypędzenia i morderstwa społeczności żydowskiej oraz niszczenie żydowskich przedsiębiorstw. Działania zbrojeniowe nazistowskiego reżimu doprowadziły do budowy rozległych koszar. Druga wojna światowa przyniosła Dotzheim poważne zniszczenia, zwłaszcza podczas nalotów w lutym 1945 roku.

Osadnictwo Freudenberg i Märchenland rozpoczęło się już w latach trzydziestych XX wieku. Później nastąpił rozległy rozwój Kohlheck. Po II wojnie światowej Dotzheim nadal się rozwijało: nowe obszary mieszkalne, takie jak Schelmengraben, zaprojektowane przez profesora Maya, i Sauerland zostały opracowane w celu zaspokojenia rosnącego popytu. Profesor May był ważnym urbanistą, który odegrał kluczową rolę w rozwoju Wiesbaden.

Jednocześnie zachowano dziedzictwo historyczne - na przykład zamek Freudenberg i kolej turystyczną Nassau, które utrzymują historię Dotzheim przy życiu.

Fibula z Dotzheim z VII wieku: Szpilka z brązu z Dotzheim jest ważnym znaleziskiem z wczesnego okresu frankońskiego i znajduje się obecnie w British Museum w Londynie.