Los vestigios más antiguos de asentamientos humanos en el distrito de Kostheim se remontan al Neolítico. En la época romana, Kostheim tuvo una importancia estratégica: inicialmente como base militar para asegurar el paso sobre el Meno, después como cabeza de puente para un puente fijo de madera, que se construyó en los años 75-110 d.C. y cruzaba el río al oeste de la actual iglesia. Una carretera militar de Kastel a Heddernheim también pasaba por el pueblo; la llamada Steinern Straße formaba parte de ella. Numerosos hallazgos indican que en Kostheim debió desarrollarse gradualmente un asentamiento romano. Esta época terminó en el año 406 en una batalla contra los alanos, suevos y vándalos. Desde entonces, Kostheim tuvo una gran importancia como paso fluvial y cabe suponer que el lugar del asentamiento romano fue tomado por las tribus germánicas. Así lo indica también el topónimo, que puede interpretarse como franco primitivo.

La siguiente noticia de Kostheim es su primera mención documentada en 790, cuando Carlomagno expidió dos documentos en la "villa Copsistaino" el 31 de agosto de ese año. Este nombre deriva del latín "caput stagni", "cabeza sobre el pantano". Otras formas del nombre son "Chuffingstang", luego "Cufstain" y desde 1217 "C(h)ostheim". El patronato sobre la iglesia local de San Kilian, así como los diezmos, pertenecían al convento de monjas de Altmünster, en Maguncia, que era el terrateniente más importante de Kostheim. Esto incluía el nombramiento y el salario del sacerdote local y del campanero; el convento también era responsable del mantenimiento del edificio de la iglesia. El monasterio de Altmünster era también propietario del transbordador del Meno, que arrendó a los barqueros de Kostheim en 1432; también había arrendado sus tierras en Kostheim a otras instituciones eclesiásticas. Es probable que los señores de Eppstein tuvieran también su propio señorío en Kostheim. Sin embargo, es difícil separar esto de la bailía sobre Kostheim, que recibieron como feudo ya en el siglo XII y que habían ejercido mediante subalguaciles autorizados. La autoridad eclesiástica central era el arcedianato del preboste de San Pedro de Maguncia, decanato de Kastel.

La jurisdicción de sangre sobre Kostheim la ejercía el tribunal de distrito de Mechtildshausen, que pertenecía al distrito de Kostheim; el alcalde y los regidores eran responsables de la jurisdicción civil y la administración del pueblo. Tal y como está documentado desde 1330 aproximadamente, el tribunal se reunía en el patio de los señores de San Esteban o frente a él, en el patio del monasterio de Altmünster o en el muro del cementerio o frente a él. En 1281 se menciona por primera vez el nombre de un alcalde, Heinrich. El número de regidores oscilaba entre tres y trece, y se conserva un sello del tribunal de 1475. Durante un tiempo, el tribunal de Kostheim actuó como tribunal superior de Kelkheim, Münster, Heidesheim, Budenheim y Hattersheim (1517).

El distrito de Kostheim se extendía hasta Ginsheim, en la orilla izquierda del Meno, y hasta Hochheim, Delkenheim, Erbenheim y Kastel, en la orilla derecha. Hasta 1528, Kostheim fue uno de los lugares con gobierno local y judicial dividido: San Esteban de Maguncia ejercía el gobierno local, mientras que los señores de Eppstein, en calidad de alguaciles, ejercían el gobierno judicial. Cuando en 1492 vendieron Kostheim a los landgraves de Hesse, entre otros, conservaron la bailía hasta que la vendieron al arzobispo de Maguncia en agosto de 1528. En ese mismo año, se regulan en un Weistum las funciones del escribano mayor y suboficial mayor, el beadle, el agrimensor, etc. También se describen detalladamente las funciones del párroco de San Kilian y de su campanero, que era a la vez organista y maestro de escuela. La escuela se menciona por primera vez hacia 1500. Kostheim siguió siendo católica bajo la soberanía de Maguncia, a pesar de que la Reforma habría encontrado sus partidarios en el pueblo. Kostheim fue incendiada en 1552.

Kostheim también vivió tiempos difíciles durante la Guerra de los Treinta Años. El pueblo fue ocupado por los suecos, que fundaron Gustavsburg en la orilla izquierda del Meno, en el distrito perteneciente a Kostheim, como bastión fuertemente fortificado. Los campos de la orilla izquierda del Meno y del Maaraue se perdieron para siempre para Kostheim, los habitantes tuvieron que realizar trabajos forzados y sufrieron la carga del acuartelamiento. Kostheim siguió sufriendo las consecuencias de la guerra durante mucho tiempo; en 1673, el pueblo tenía 113 propiedades, algunas de las cuales estaban "desoladas y vacías". En total se contabilizaron 162 propietarios.

Kostheim ya estaba rodeada por una muralla en la Edad Media, con una puerta superior en la calle Bruchstraße y una puerta inferior en el Meno. El trazado de las calles Mathildenstraße, Margarethenstraße y Herrenstraße (donde vivían los Señores de San Stefan) aún recuerda a los edificios medievales. Los Letzmeisters, elegidos anualmente, eran responsables de la seguridad de las puertas y murallas.

En el siglo XV, Kostheim era un pueblo rico, como se desprende de un Salbuch en el que se registran las cuotas feudales. Un granero en la esquina de las calles Herrenstrasse y Burgstrasse es un vestigio de la granja del diezmo. La agricultura y la viticultura florecieron en el siglo XVIII. En 1758, la escuela fue objeto de un elogio especial en las estadísticas escolares. Al frente de la administración en el siglo XVIII estaban el alguacil mayor y el subalguacil.

Estos tiempos pacíficos y prósperos llegaron a su fin con las guerras napoleónicas. Cuando la Francia revolucionaria ocupó Maguncia en 1792 y los franceses se enfrentaron en Kastel y los alemanes en Hochheim, Kostheim se convirtió en un campo de batalla. Tras ser tiroteada varias veces, quedó convertida en un campo de escombros y la iglesia parroquial también fue destruida. En 1803 Kostheim, al igual que Kastel, pasó a formar parte del distrito de Nassau-Usingen, y en 1806 revirtió a Maguncia y pasó a ser francés. El límite entre Kostheim y Hochheim se convirtió en la frontera nacional. Tras el Congreso de Viena, Kostheim y Kastel pasaron a formar parte del Gran Ducado de Hesse (provincia de Rheinhessen, cantón de Maguncia). En 1835 Kostheim se convirtió en ciudad y en 1852 en distrito de Maguncia. En 1806, la ciudad tenía 1.024 habitantes.

En 1808, a petición del sacerdote de Kostheim Rößler, Napoleón concedió a Kostheim 25 años de exención de impuestos, un favor que llevó al sacerdote Henrich a leer un réquiem por el difunto emperador francés en 1821, en contra de la prohibición soberana y eclesiástica. En 1809 se construyó la llamada Neudörfche, tras un gran incendio. El pueblo fue reconstruido; en 1830, la "aldea" de Kostheim contaba de nuevo con 202 casas y 1.272 habitantes, y en 1836 se consagró la nueva iglesia Kilianskirche.

La estructura económica original de Kostheim se caracterizaba por la agricultura, la fruticultura y la viticultura, pero ya en 1281 se menciona a un patrón de Kostheim, y en 1662 el pescador Lorenz Rhein pertenecía al gremio de pescadores de Maguncia. A más tardar desde 1293 existía un molino. Debido a su favorable situación en la confluencia del Meno y el Rin y a las conexiones por puente y transbordador con la orilla sur del Meno que existen desde los primeros tiempos de la historia, Kostheim ha sido siempre un punto de transbordo de mercancías de todo tipo. A partir del siglo XVI, el rafting se convirtió en una de las principales ocupaciones de los habitantes de Kostheim. En 1894, un tratado estatal estipuló la regulación del Bajo Meno y la ampliación del puerto de balsas de Kostheim. Originalmente había cinco aserraderos en Kostheim, tres de los cuales tenían derechos de balsa. La industria maderera de Kostheim dio empleo a unas 200 personas hasta después de la Segunda Guerra Mundial. Hoy en día, sólo existe la empresa Peter Eider.

En la década de 1860, MAN se instaló en Gustavsburg y se convirtió en una de las principales empresas de construcción de puentes de Alemania. La fábrica de celulosa, inaugurada el 1 de junio de 1885, se convirtió en el empleador más importante. La fábrica de cerillas de Kostheim (conocida popularmente como "Streichhölzer") se construyó en 1887 y empleaba a un centenar de personas, en su mayoría mujeres. La producción cesó a finales de 1930. En 1926, Lindes Eismaschinen AG fundó una sucursal en Kostheim con 250 empleados. En 1967, AEG adquirió el 75% de las acciones de la planta Linde de Kostheim. Un gran incendio en 1971 destruyó el almacén y las instalaciones de producción. Tras su reconstrucción en 1989, la producción continuó bajo el nombre de Duofrost. En 2005, las plantas se vendieron a Carrier GmbH y se trasladaron a la República Checa.

La necesaria modernización de la infraestructura comenzó con la inauguración del ferrocarril Taunusbahn en la línea Wiesbaden-Frankfurt en 1840, y Kostheim perdió los terrenos necesarios para la construcción del ferrocarril sin tener su propia estación de ferrocarril. En 1887/89 se construyó un puente fijo sobre el Meno. En 1907, Kostheim se conectó a la red de tranvías de Maguncia.

En parte como consecuencia del auge económico, la población aumentó a finales del siglo XIX de 2.971 habitantes en 1875 a 4.832 en 1895. Alrededor de 1900, Kostheim se expandió hacia el oeste por la Winterstraße y en 1916 por Am Mainzer Weg. Muchos nombres de calles recuerdan a esta época: Wilhelmstraße, Viktoriastraße, Louisenstraße, Ludwigstraße. En 1875 se construyó una escuela femenina y en 1897 se amplió la escuela masculina. Se fundaron numerosos clubes. En la década de 1870 se construyeron nuevos edificios al otro lado de las calles Winterstrasse y Berberichstrasse. Desde esta época, Kostheim cuenta con una congregación protestante, a la que se dotó de una iglesia propia en 1906. Los residentes judíos, documentados en Kostheim desde aproximadamente 1820, no formaron una comunidad propia, sino que se orientaron hacia Kastel. El 1 de enero de 1913, Kostheim pasó a formar parte de la ciudad de Maguncia. Sin embargo, el distrito de Gustavsburg se escindió en 1927. Tras la Primera Guerra Mundial, que supuso para Kostheim el estacionamiento de tropas de ocupación, se creó el barrio "Siedlung Kostheim" como ciudad jardín con pequeñas viviendas adosadas para 250 familias. Kostheim se convirtió en un pueblo sin un centro distintivo y sin una separación clara entre fábricas y zonas residenciales.

Empresas industriales como MAN, Cellulose y Linde ya estaban orientadas a las necesidades militares de la guerra antes de 1936. MAN fabricaba piezas de puentes y cascos de barcos, Cellulose materiales básicos para la producción de municiones, uniformes, combustible de aviación y suministros médicos. La Segunda Guerra Mundial dejó importantes daños en los edificios de la finca y Alt Kostheim. La calle Hochheimer Strasse quedó casi completamente destruida. Las iglesias católicas y el actual centro parroquial de la finca fueron alcanzados por las bombas. En los bombardeos murieron 113 personas. Tras la Segunda Guerra Mundial, se construyeron nuevas zonas residenciales como el "Sampel" y se establecieron nuevas industrias.

El 25 de julio de 1945, Kostheim se incorporó a Wiesbaden. En 2003, todavía había siete pequeñas explotaciones con una superficie inferior a dos hectáreas. Además, había 13 explotaciones a tiempo completo (la mayoría dedicadas a la viticultura, 66 hectáreas), que cultivaban un total de 191 hectáreas de tierra. En la actualidad (a 1 de enero de 2016), 14.076 personas viven en 6.752 hogares en Kostheim.

Una característica especial es la peregrinación anual de la parroquia de San Kilian a Fischbach, en el Taunus. Según afirmaciones no documentadas, la peregrinación habría conducido a la imagen milagrosa de la capilla de Gimbach ya en 1444. El motivo fue probablemente una gran hambruna. Otras fuentes hablan de alrededor de 1666, un gran año de peste en el que Kostheim se libró de la epidemia. En 1828, la peregrinación se trasladó a la iglesia parroquial de Fischbach por insistencia del gobierno del Ducado de Nassau. Los católicos de la parroquia siguen realizando allí una peregrinación penitencial anual.

En 1751 se encontraron dos cuchillos de viña cruzados grabados en un mojón de 1603. En forma de tenazas de plata sobre fondo rojo, la imagen del mojón fue elegida como escudo de Kostheim.