Historiker geht davon aus, dass Kirchheim an der Weinstraße bereits während der Bronzezeit (2200 – 1200 v.Chr.) als Ansiedlung bestanden hat. Zahlreiche Funde belegen zudem die Anwesenheit der Römer. Daneben wurden auch fränkische Grabstätten entdeckt. Als reine germanische Siedlung wird seine Entstehung auf das 6. oder 7. Jahrhundert n.Chr. datiert. 
Erstmals erwähnt wurde Kirchheim 764 n. Chr. in einer Schenkung an das Kloster Lorsch, in der die Übereignung eines Weinberges in der Gemarkung Kirchheims im Wormsgau beurkundet wird. Das Ortssiegel besteht seit 1509, während das Wappen 1904 genehmigt wurde.
 

Kirchheim hat eine wechselvolle Geschichte hinter sich. Der Ort war Lehen von Kloster Weißenburg. Im Jahre 1250 fielen Teile, 1304 der Rest von Kirchheim an Leiningen. 1411 erwarb die Kurpfalz Teile des Ortes, der 1467 ganz an die Kurpfalz ging. 1505 wurde Kirchheim vom Hause Leiningen-Westerburg zurückgekauft.


Im 30-jährigen Krieg wurde Kirchheim von plündernden Spaniern heimgesucht und 1690 durch Ludwig XIV. in Schutt und Asche gelegt. Ein paar Jahre zuvor, im Jahre 1661, wütete in Kirchheim die Pest und knapp 100 Jahre danach, im Jahre
 1757, suchte die Ruhr den Ort heim.
 

Sogar ein Schloss hatte Kirchheim. Die Leininger Grafen erbauten es 1785. Doch bereits 1793 zerstörten es die Franzosen. Im 19.Jahrhundert suchten viele Kirchheimer ihr Glück im Ausland und wanderten aus, was zu deutlichem Bevölkerungsrückgang führte. Der Erste Weltkrieg forderte 58 Opfer, der 2. Weltkrieg 54 und 21 Vermisste. Von den Spuren jüdischen Lebens legen der Jüdische Friedhof südlich vor dem Ort und eine ehemalige Synagoge im Ortskern beredtes Zeugnis ab.
 

Der Aufbauwille der Kirchheimer war stets ungebrochen. So ist insbesondere der Wiederaufbau in den Jahren 1740 bis 1790 zu erwähnen, wo entlang der Weinstraße Nord die langgestreckten, barocken Bauernhäuser mit ihren runden Torbögen und Mansardendächern entstanden, die heute allesamt unter Denkmalschutz stehen.