Впервые Костхайм упоминается в документе в 790 году, когда Карл Великий издал документ в "Копсистайно". Название, вероятно, происходит от "caput stagni" (голова у болота).

На протяжении веков Костхейм был центром сельского хозяйства, выращивания фруктов и вина. Костхеймский шкипер упоминается уже в 1281 году. Есть сведения о существовании мельницы с 1293 г. В 1662 г. рыбак Лоренц Рейн вступил в гильдию рыбаков Майнца. Стратегическое расположение в месте слияния Майна и Рейна сделало город важным перевалочным центром для товаров. С XVI века рафтинг также превратился в важную отрасль экономики, характерную для региона и способствовавшую экономическому разнообразию Костхайма.

На протяжении всей своей истории Костхайм часто страдал от военных потрясений. Особенно сильно город пострадал во время Тридцатилетней войны. Шведы построили в соседнем районе крепость Густавсбург. Наполеоновские войны (1803-1815) также нанесли серьезный урон - Костхайм неоднократно становился ареной сражений и несколько раз был разрушен.

С индустриализацией Костхайм пережил экономический бум. Открытие железной дороги Таунус (1840), строительство Главного моста (1887/89) и создание промышленных предприятий, таких как целлюлозная фабрика (1885), навсегда изменили облик города. Спичечная фабрика в Костхайме была построена в 1887 году, на ней работало около 100 человек, в основном женщины. Производство прекратилось в конце 1930 года. Были построены новые жилые районы, и население росло. В 1913 году Костхайм был включен в состав города Майнц.

Вторая мировая война принесла с собой серьезные разрушения. Особенно пострадали старый центр города и Хоххаймерштрассе. 113 человек погибли во время воздушных налетов. После окончания войны, в 1945 году, Костхайм был отделен от Майнца и присоединен к Висбадену - политическая реорганизация, которая продолжается и по сей день.

Костхайм стал популярным местом для жизни. Город известен своими винодельческими традициями, которые берут свое начало еще в Средние века. Фермерские фестивали и праздник виноградарей на берегу Майна отражают эту живую традицию. Жители получают выгоду от близости к Висбадену и Майнцу, которые дают как экономические, так и культурные стимулы.

Два скрещенных ножа для лозы или одни плоскогубцы? Мнения расходятся. Как бы то ни было, символ был обнаружен на межевом камне 1603 года и включен в герб Костхайма.