Okres rzymski był szczególnie kształtujący: miasto było ważną bazą wojskową i zabezpieczało drewniany most nad Menem. Pozostałości tego mostu i inne znaleziska archeologiczne świadczą o strategicznym znaczeniu Kostheim u ujścia rzeki.

Kostheim zostało po raz pierwszy wspomniane w dokumencie w 790 roku, kiedy Karol Wielki wydał dokument w "Copsistaino". Nazwa pochodzi prawdopodobnie od "caput stagni" (głowa na bagnach).

Kostheim przez wieki było ośrodkiem rolnictwa oraz uprawy owoców i winorośli. Już w 1281 r. wspomina się o szyprze z Kostheim. Istnieją dowody na istnienie młyna od 1293 r. W 1662 r. rybak Lorenz Rhein wstąpił do cechu rybaków w Moguncji. Strategiczne położenie u zbiegu rzek Men i Ren sprawiło, że miasto stało się ważnym centrum przeładunkowym towarów. Od XVI wieku rafting stał się również ważnym sektorem gospodarki, który charakteryzował region i przyczynił się do różnorodności gospodarczej Kostheim.

W swojej historii Kostheim często cierpiało z powodu wojennej zawieruchy. Miasto szczególnie ucierpiało podczas wojny trzydziestoletniej. Szwedzi zbudowali twierdzę Gustavsburg w sąsiedniej dzielnicy. Wojny napoleońskie (1803-1815) również spowodowały poważne zniszczenia - Kostheim było wielokrotnie miejscem bitew i zostało kilkakrotnie zniszczone.

Wraz z uprzemysłowieniem Kostheim przeżyło boom gospodarczy. Otwarcie kolei Taunus (1840), budowa Mostu Głównego (1887/89) i powstanie przedsiębiorstw przemysłowych, takich jak fabryka celulozy (1885), na zawsze zmieniły wygląd miasta. Fabryka zapałek Kostheim została zbudowana w 1887 roku i zatrudniała około 100 osób, głównie kobiet. Produkcji zaprzestano pod koniec 1930 roku. Powstały nowe osiedla mieszkaniowe, a populacja wzrosła. Kostheim zostało włączone do miasta Mainz w 1913 roku.

Druga wojna światowa przyniosła ze sobą poważne zniszczenia. Szczególnie ucierpiało stare centrum miasta i Hochheimer Strasse. W wyniku nalotów życie straciło 113 osób. Po zakończeniu wojny, w 1945 roku Kostheim zostało oddzielone od Moguncji i przydzielone do Wiesbaden - reorganizacja polityczna, która trwa do dziś.

Kostheim stało się popularnym miejscem do życia. Miasto znane jest z tradycji uprawy winorośli, która sięga średniowiecza. Festiwale rolnicze i festiwal winiarzy nad brzegiem Men odzwierciedlają tę żywą tradycję. Mieszkańcy korzystają z bliskości Wiesbaden i Moguncji, które zapewniają zarówno bodźce ekonomiczne, jak i kulturalne.

Dwa skrzyżowane noże do winorośli czy jedna para szczypiec? Opinie na ten temat są różne. W każdym razie symbol został odkryty na kamieniu granicznym z 1603 roku i włączony do herbu Kostheim.