Le origini di Castelfranco Emilia, sono legate, secondo le fonti letterarie, al centro di "Forum Gallorum": secondo la tradizione invalsa Forum Gallorum sarebbe situato nei pressi dell'attuale area denominata "Prato dei Monti", ma ancora non sono state trovate le prove materiali per questa identificazione. Il centro di Forum Gallorum risalirebbe all'epoca di occupazione celtica, cioè fra IV e II secolo a.C.
Il nome di Castelfranco deriva, però, dalla fondazione medievale del "Borgo Franco" (o Castello Franco) avvenuta ad opera dei Bolognesi nel 1226 precisamente sull'attuale centro storico del paese, che era delimitato dalle odierne vie circondariali ed è ben noto attraverso i disegni sulla cartografia antica. Ai nuovi abitanti del paese Bologna concesse particolari condizioni fiscali in quanto il Borgo Franco si configurava, in senso geografico e politico, come ultimo centro bolognese in prossimità del confine con la nemica Modena e quindi fungeva da avamposto di difesa.
Della costruzione del Borgo Franco resta a vista, oggi, parte delle mura nei pressi di quella che era "Porta Bologna", in direzione di Bologna sulla via Emilia (XIV/XV secolo).
Va ricordato, però, che nel territorio che si identifica con l'odierno comune di Castelfranco E., si ebbero insediamenti molto più antichi che sono stati scoperti grazie alle recenti ricerche archeologiche : il primo di essi risale all'età del Bronzo (XVII XII a.C.) ed è noto col nome di "Terramara di Podere Pradella", dal nome della località in cui sono state scoperte le tracce delle più antiche strutture abitative attestate sul nostro territorio, appunto le terramare.
Un secondo insediamento molto antico risale all'VIII secolo a.C. cioè alla fase Villanoviana : questa prima attestazione riferibile alla civiltà etrusca consiste nel ritrovamento di un villaggio di capanne e di un sepolcreto, che hanno restituito molti significativi reperti, sia in ceramica sia in bronzo. Questi oggetti informano sugli usi e costumi degli Etruschi.
Il primo vero insediamento antico a carattere urbano del territorio di Castelfranco E., nonostante le dimensioni ridotte, è quello sito presso il Forte Urbano (VI-IV secolo a.C.) : si tratta di un villaggio etrusco vissuto fino all'epoca celtica ; in esso lo spazio abitativo è organizzato secondo un impianto ortogonale. Dallo scavo archeologico sono emersi numerosi reperti riferibili alla fase finale dell'occupazione etrusca e anche a quella celtica.
Certamente l'organizzazione territoriale di più ampia portata del nostro paese risale alla colonizzazione romana (II a.C.-IV d.C.) ed è avvenuta con la centuriazione : il territorio viene diviso in appezzamenti quadrati di circa 710 metri per lato e ad ogni colono viene affidata una porzione di terreno da coltivare. Molte delle nostre strade insistono sui tracciati viari romani ovvero sugli assi centuriali, denominati cardini (Nord Sud) e decumani (Ovest Est). Il principale decumano è rappresentato dalla Via Emilia che almeno dal tempo della sua fondazione, il 187 a.C., è l'asse di scorrimento principale.
Intorno all'VIII secolo la zona fra Castelfranco e Nonantola viene conquistata dai Longobardi ed è compresa nella donazione compiuta dal re longobardo Astolfo a favore dell'ex duca Anselmo, fondatore appunto dell'abbazia di Nonantola. I monaci realizzano la bonifica delle terre paludose e chiudono fra argini il Panaro. Il territorio trova così la sua attuale sistemazione.
Nel 1227 Uberto Visconti, podestà del comune di Bologna, decide di costruire un insediamento fortificato per difendersi dai confinanti vicini modenesi. La funzione strategica della nuova città si riflette nella sua stessa struttura, rilevabile ancor oggi nella topografia cittadina. La pianta è costituita infatti da un asse rettangolare di metri 480 per 240, il cui asse maggiore è rappresentato dalla Via Emilia, perpendicolarmente alla quale sono ricavati i lotti edificabili. Al castello viene dato il nome di "franco", cioè libero, per indicare l'esenzione venticinquennale da ogni tassa, concessa ai suoi abitanti per favorire il popolamento del borgo. Castelfranco inizia ad affermarsi come centro di vita civile e economica, pur rimanendo un insediamento essenzialmente militare. Le famiglie residenti erano circa trecento. Il periodo è caratterizzato dalle continue guerre tra Modena e Bologna, tra i guelfi bolognesi fedeli al Papa e i ghibellini modenesi che stavano dalla parte dell'imperatore. Nel 1249 la grande battaglia della Fossalta vide la sconfitta di Federico II e la vittoria delle truppe guelfe. Castelfranco appartenne sempre ai Bolognesi, salvo qualche breve possesso, di Passerino Bonaccolsi dopo la sconfitta di Zappolino del 1325 e di Bernabo' Visconti nella seconda metà del Trecento.
Alla fine del Quattrocento il centro ha anche carattere "commerciale", divenendo il punto di riferimento della vita economica. Nel 1506 Castelfranco passa insieme a Bologna nello Stato della Chiesa, rimanendo sotto il dominio pontificio fino al 1859, con l'eccezione della parentesi giacobina e napoleonica (1796-1814).
Il Cinquecento e l'inizio del Seicento vedono Castelfranco attraversare un periodo di tranquillità, che rende possibile il restauro e l'abbellimento degli edifici pubblici e delle chiese.
Papa Urbano VIII decide nel 1626 di costruire un forte sul confine presso la Via Emilia. Il grande e ben munito fortilizio, chiamato in onore del papa Forte Urbano, è completato nel 1634. Le mura di Castelfranco vengono abbattute, e i mattoni utilizzati per la costruzione della fortezza..
Delegata al forte la funzione militare, a Castelfranco fra il Seicento e il Settecento si curano il riordino dell'amministrazione e la realizzazione di lavori di interesse cittadino. Dal 1674 al massaro subentra un console; nel 1713 vengono rivisti gli statuti e gli ordinamenti comunali. In questi anni si ha notizia di una scuola il cui maestro è stipendiato dal comune e di un forno di proprietà comunale. Nel 1740 viene restaurato il teatro, che esisteva già almeno dal 1705: vi tengono spettacoli le compagnie di passaggio e, dopo la sua fondazione nel 1759, una società di attori dilettanti locali, l'Accademia dei Rinascenti. Si provvede anche a rifare il fondo delle strade cittadine e vengono coperte le fognature. Fra il 1772 e il 1779 viene completamente rifatta la podesteria o Casa Comunale. Negli stessi anni si ricostruisce anche il portico della Chiesa di San Giacomo.
Nel 1805 Napoleone fece saltare le fortificazioni del Forte Urbano, che perse così la sua funzione militare e fu trasformato in carcere.
Anche a Castelfranco ci furono nuclei di carbonari che parteciparono alla insurrezione guidata nel 1831 da Ciro Menotti. E nel 1848 fu nutrito lo stuolo dei giovani volontari che partirono per partecipare alla prima guerra d'indipendenza nazionale. Ben 52 furono i combattenti castelfranchesi che hanno partecipato alle imprese risorgimentali. Con il plebiscito del marzo 1860, anche l'Emilia sancì l'unione al Regno d'Italia. Due anni dopo il paese mutò il nome in Castelfranco Emilia.
Il censimento del 1861 rivela che nel comune risiedono quasi 12.000 abitanti. La dominazione pontificia aveva lasciato in eredità una situazione di arretratezza tra le più marcate in campo nazionale, con un analfabetismo dell'ottanta per cento. E non era migliore la situazione sul piano economico e sociale. L'integrazione del paese nel Regno d'Italia è fortemente agevolata dalla stazione ferroviaria costruita nel 1862 lungo la linea Milano - Bologna. Negli anni successivi viene attuato un piano di restauro generale del paese, si inaugurano l'edificio scolastico comunale e l'ospedale-ricovero.
A partire dal 1880 anche a Castelfranco gli scioperi agricoli assumono carattere corrente, per diventare poi l'arma non solo dei braccianti, i proletari dell'agricoltura, ma anche dei mezzadri, che incominciano a percepire la precarietà della propria condizione. Nel 1894 viene costituita la "Società Cooperativa fra i braccianti" del comune, che riuscì a fare pressione per ottenere l'appalto dei lavori pubblici. Nel 1898 viene fondata a Castelfranco la prima sezione del Partito Socialista. L'organizzazione socialista ebbe uno sviluppo notevole che sarebbe poi sfociato nel 1921 nella conquista della maggioranza del consiglio comunale, oltre a fornire un consistente contributo nelle elezione dei candidati socialisti al Parlamento. I sindacati e le leghe operaie condussero aspre battaglie nelle campagne di carattere rivendicativo per un miglioramento delle tariffe sindacali, per una diversa ripartizione dei prodotti e la diminuzione dell'orario di lavoro.
Dal 1887 viene inoltre realizzato il sistema di illuminazione notturna dell'abitato; nel 1906 viene erogata la corrente elettrica e dal 1911 il paese dispone del telefono.
Anche a Castelfranco il fascismo si caratterizzò come "braccio armato" della classe padronale contro le organizzazioni operaie, con la frequente connivenza delle forze dell'ordine. Furono tanti gli episodi di violenza e di sopraffazione che caratterizzarono i primi anni di vita del fascismo, ancora prima dell'avvento al potere di quel regime che segnò la fine di ogni forma di pluralismo politico, di libertà e di democrazia, e dalle manganellate e dall'olio di ricino si passerà al confino e al carcere. E saranno vent'anni di dittatura.
Nel 1929 il comune viene trasferito dalla provincia di Bologna a quella di Modena, provvedimento che non piacque ai cittadini castelfranchesi, da sempre appartenenti al territorio castelfranchese. Il censimento del 1931 indica che nel territorio comunale vivono quasi 19.000 abitanti. Anche in conseguenza della crescita del comune si ha nel 1932, su iniziativa della Federazione Provinciale degli Agricoltori, l'istituzione di una scuola secondaria, l'attuale Istituto Spallanzani.
Durante la seconda guerra mondiale il paese viene bombardato dagli Alleati due volte. Il Forte Urbano (che il regime fascista aveva trasformato in buona parte anche in carcere duro per detenuti politici, vennero tenuti rinchiusi per anni antifascisti, che divennero, a Liberazione avvenuta, i padri della Costituzione repubblicana-) fu colpito il 19 settembre 1944; l'ultimo attacco aereo avvenne il giorno 24 aprile 1945, il giorno prima della Liberazione. I civili morti nei tre bombardamenti e da mitragliamenti furono 194. I soldati caduti sui vari fronti, nei campi di concentramento o prigionia, furono 152, i partigiani 73, le vedove di guerra 83. È proprio sugli spalti di Forte Urbano che i fascisti misero a segno il primo tragico fatto di sangue della lotta partigiana a Castelfranco Emilia, con la fucilazione nel marzo 1944 di dieci giovani renitenti alla leva. Nel paese si costituirono rapidamente i Gruppi di azione partigiana. Nel giugno 1944 si costituì la IV Zona militare partigiana, per assicurare un coordinamento delle varie formazioni. Due mesi dopo nacque il Comitato di liberazione nazionale per decisione dei partiti locali PSI, PCI, DC, PLI presieduto dal liberale Giuseppe Vandelli, che guidò l'organismo fino alla Liberazione con particolare fermezza e senso dell'equilibrio.
Fra le vittime della guerra di liberazione spicca la figura di Gabriella Degli Esposti, madre di due bambine, che in attesa di un terzo figlio viene torturata e uccisa per non avere voluto tradire i compagni di lotta, ricevendo per questo motivo la medaglia d'oro al valore militare alla memoria.
Nonostante le riedificazioni e trasformazioni edilizie avvenute dopo la guerra, Castelfranco ha fortunatamente conservato la caratteristica tutta emiliana del centro storico con il portico continuo, le cui due ali costeggiano la Via Emilia senza interruzione.
L'economia di Castelfranco vive dell'integrazione fra le tradizionali attività agricole e quelle più recenti di una avanzata piccola industria. Esiste inoltre un movimento commerciale abbastanza
intenso. L'artigianato, spesso a conduzione familiare, e la piccola industria contano una discreta quantità di imprese meccaniche ed elettromeccaniche, tessili, cartiere e del laterizio. Rilevanti sono anche le industri del legno e i mobilifici.
Nel comune di Castelfranco è situata una delle più belle ville storiche del modenese: Villa Sorra, edificata nei primi anni del Settecento. Notevole il giardino della villa, organizzato in parte sul modello inglese del parco romantico, racchiudente al suo interno architetture neo-gotiche.
Nel territorio comunale è notevolissimo il castello di Panzano, di antiche origini, riedificato da Monsignor Innocenzo Malvasia sul finire del '500, fu arricchito nel corso del '600, nella torre centrale, di un piccolo osservatorio astronomico (non più esistente), voluto dal marchese Cornelio Malvasia; sull'arco di ingresso, nel fronte meridionale, si erge un torrione nel quale il marchese Bernardino Malvasia installò nel Seicento un piccolo osservatorio astronomico.
Quanto agli abitanti del paese, possiamo ricordare quanto scriveva nel 1844 Alessandro Bacchi: "lindole degli abitatori è allegra e faceta per la ridente positura in che la Terra è collocata, mentre il continuo passaggio dei Viaggiatori li rende ospitali e civili".