Le origini di Castelvieto risalgono all’epoca romana, quando il centro era conosciuto con il nome di Pieve Tiviana. L’attuale denominazione deriva invece da Castrum Vetus, antico castello appartenente al contado perugino di Porta Santa Susanna.
Nel corso del Medioevo il borgo fu più volte coinvolto nelle contese che interessarono il territorio perugino. Nel 1398 venne occupato da Braccio da Montone, per essere riconquistato l’anno successivo dagli abitanti di Perugia. Il condottiero riuscì però successivamente a riprenderne il controllo, causando danni tali da rendere necessaria una ricostruzione del castello.
Nuove devastazioni si verificarono nel 1433, quando le truppe perugine saccheggiarono il paese per l’ospitalità concessa al condottiero Lizio Palagano. Altri episodi bellici interessarono Castelvieto nei secoli successivi: nel 1509 con l’intervento delle truppe pontificie e, nel 1643, durante il conflitto che oppose le forze toscane a papa Urbano VIII.
Durante il periodo napoleonico Castelvieto fu inserito nel cantone rurale di Perugia, per poi tornare definitivamente sotto l’amministrazione di Corciano.
In epoca più recente l’abitato si è sviluppato anche a valle, lungo la strada che conduce verso Montemelino, dando origine al nucleo moderno del paese.