Auch aus der römischen Zeit findet man Spuren auf Hechtsheimer Gebiet. Aufgrund der kargen Funde lässt sich eine tatsächliche Siedlung während dieser Zeit aber ausschließen - lediglich Einzelhofsiedlungen sind nachweisbar. So stand zum Beispiel westlich der heutigen Rheinhessenstraße, dem ehemaligen Gewann „Dreißig Morgen“, und am Westhang der Laubenheimer Höhe nahe beim Koppernweg eine "villa rustica". Außerdem gab es einen „Siedlungsplatz auf dem Ziegeleigelände an der Alten Mainzer Straße“. [Anm. 2] Auch andere Gräberfunde lassen keinen Rückschluss auf eine größere Siedlung zu. Das Hechtsheimer Areal wurde allerdings zur Versorgung Moguntiacums genutzt. Römische Feldbaugeräte wurden entdeckt; außerdem fand man Hinweise auf landwirtschaftliche Nutzung, Viehzucht, Steinbrech und –bearbeitung sowie Töpferei und Weinbau.

Erst nach der fränkischen Landnahme gegen Ende des 5. Jahrhunderts begann in Hechtsheim eine dauerhafte Besiedlung. Ausdruck dafür ist auch die Endung "„-heim", die sich in dieser Zeit in zahlreichen rheinhessischen Neu-Siedlungen durchsetzte. Frühere Ortsbezeichnungen waren Hechedesheim, Hechidisheim, Hegedisheim Hechisheim, Hexheim und ab 1650 dann Hechtsheim. Der Name lässt sich wohl auf einen Haachid oder Hechid zurückführen. Die Forschung geht davon aus, dass sich in der Gemarkung zunächst drei Weiler entwickelten (nahe der heutigen Kirche, an der Heuerstraße und an der Laubenheimer Straße), die sich dann im Laufe des Frühen Mittelalters zu einem Ort verbanden. Wer der namensgebende Haachid oder Hechid gewesen sein mag, ist nicht bekannt. Zu Beginn des 13. Jahrhunderts vergrößerte sich die Gemarkung des Ortes deutlich. Der seit 776 bekannte Ort Duncinesheim (zwischen Hechtsheim, Laubenheim und Bodenheim) wurde 1207 das letzte Mal erwähnt und fiel bald darauf zu großen Teilen an Hechtsheim, was es zum flächenmäßig größten Ort in der Umgebung machte.

Die erste Nennung von 808 gibt auch Rückschlüsse über die Besitzverhältnisse in Hechtsheim. Aus der Urkunde wird ersichtlich, dass neben dem neuen Eigentümer, dem Kloster Fulda, auch die Kirche St. Maria in campis, das Albanskloster und eine Frau Imma zu Beginn des 9. Jahrhunderts Besitzungen in Hechtsheim hatten. Die Einwohner selbst scheinen, den Quellen zufolge, nur Unfreie zu sein. [Anm. 3]
Die Hechtsheimer Besitzverhältnisse waren einem ständigen Wandel unterzogen. Bis zum Beginn des 13. Jahrhunderts scheint der Mainzer Erzbischof als wichtigster Grundherr aufzutreten. Mit dem Erstarken des Patriziats gegen Mitte/Ende des 13. Jahrhunderts wird dieses stärkste Kraft in Hechtsheim. Im ausgehenden Mittelalter hingegen kommt es zu einer verstärkten Besitzverschiebung hin zu den hier bereits begüterten Stiften und Klöster (Heiligkreuzstift, Domstift, St. Viktor, St. Jakob, St. Alban). Den Zehnt erhielt das Kloster Disibodenberg bereits 1108 vom Mainzer Erzbischof. Diesen veräußerte es 1253 gegen Besitzungen in Odernheim weiter an das Mainzer Liebfrauenstift, welches das Recht bis 1802 hielt. Die Kollatur der Pfarrei hingegen lag bei der Kirche St. Maria in campis, die vermutlich auch die damalige Pfarrkirche für Hechtsheim stellte.
Das Lehen des Dorfes selbst lag seit Anfang des 12. Jahrhunderts in den Händen der Meingote. Eine bedeutende Familie, die über einige Generationen hinweg den Mainzer Stadtkämmerer stellte, der sich im 12. Jahrhundert zum politisch stärksten Bürger der Stadt entwickelte. 1215 starb Embricho von Weisenau, der letzte weltliche Vertreter der Familie Meingote. Mit seinem Tod fiel die Herrschaft über die beiden gemeinsam verwalteten Dörfer Hechtsheim und Weisenau an die angeheiratete Reichsministerialenfamilie von Bolanden. Bei einer Besitzteilung im Jahr 1253 kam sie an die Linie der Falkensteiner und 60 Jahre später an die Linie Falkenstein-Münzenberg von Bolanden. 1418 übernahmen die Grafen von Solms und die Herren von Eppstein wiederum die Herrschaft. Zwei Jahre später erhielten es die Grafen von Isenburg-Büdingen, die sich die Herrschaft über den Ort zunächst mit den Grafen von Sayn teilten, bis sie ihn ab 1486 für mehrere Jahrzehnte selbständig verwalteten.

Im Jahre 1603 verpfändete Graf Reinhard von Isenburg die beiden Dörfer an die Grafen von Schönburg. 30 Jahre später erging ein kaiserliches Dekret, welches die Dörfer weitgehend von den protestantischen Isenburgern in den Besitz des katholischen Grafen Johann Karl von Schönburg übergehen ließ.[Anm. 4] Nach dem Dreißigjährigen Krieg machten die Isenburger den Versuch, die Herrschaft wiederzuerlangen, doch erwarb der Mainzer Domdekan Johann von Heppenheim 1658 den Dörferverband und veräußerte ihn noch im selben Jahr an seinen Vetter, den Kurfürsten Johann Philipp von Schönborn. [Anm. 5] Schließlich löst Kurfürst Franz Lothar von Schönborn 1706 auch die restlichen Isenburger Rechte in Hechtsheim ein und der Ort untertstand vollständig der Mainzer Herrschaft.

Erst 1709 wurden Weisenau und Hechtsheim in zwei Ortschaften getrennt. Hechtsheim wurde von nun an durch das kurmainzische Amt (Nieder-)Olm und ab 1782 durch die Amtsvogtei Weisenau verwaltet.

Die Französische Revolution und die Kriege gegen Frankreich führten zu ständigen Belagerungen der Stadt Mainz. Wie die anderen Vororte hatte auch Hechtsheim unter den Besetzungen in den 1790er Jahren zu leiden. Der Ort wurde stark verwüstet, 1796 lag Hechtsheim schließlich in Trümmern. Mit dem französischen Sieg wurde Hechtsheim zum ersten Mal in seinem Bestehen eigenständig und verwaltete sich selbst. Auch die Besitzstruktur veränderte sich: Ortsbürger, vor allem diejenigen, die mit Frankreich sympathisierten, konnten das den Stiften und Klöstern enteignete Land billig aufkaufen. [Anm. 6] 1798 wurde Hechtsheim Teil des Kantons Nieder-Olm im Department Mont-Tonnerre.

Bereits 1814 änderte sich die Herrschaft jedoch erneut. Mit Abzug der französischen Truppen aus Mainz und Umgebung, stand das Gebiet zunächst unter österreichisch-bayerischer Verwaltung, 1816 wurde es nach dem Wiener Kongress als Teil der Provinz Rheinhessen in das Großherzogtum Hessen eingegliedert. Seit 1835 gehörte es dort zum Kreis Mainz.
Zu Beginn des 19. Jahrhunderts wandelte sich die Dorfstruktur von einem hauptsächlich landwirtschaftlich geprägten Ort zu einem Bauern- und Arbeiterdorf, da viele Einwohner ihren Arbeitsplatz in der Stadt Mainz suchten. Bei einer ersten Volksabstimmung über eine Eingemeindung in die Stadt Mainz im Jahr 1929, widersprachen noch 1.169 Bürger dem Vorhaben und lediglich 503 stimmten zu. Bei einer erneuten Abstimmung im Jahr 1931 hatte sich das Bild gewandelt und die Mehrzahl der Bürger stimmte für die Eingemeindung. Diesmal jedoch kam die Absage aus Mainz. Die finanziellen Probleme des Ortes ließen sich so nicht lösen - ein Drittel der Bewohner musste von öffentlicher Hilfe leben.

Im Mai 1933 fanden erste politische Verhaftungen durch die NSDAP in Hechtsheim statt. Sieben Hechtsheimer wurden aufgrund ihrer politischen Gesinnung in das KZ Osthofen eingeliefert und blieben dort zwei Wochen. Am 20. Juni kam es erneut zu 17 Verhaftungen. Zugleich begann auch die Gleichschaltung aller Gemeinden und Vereine im Reich. Am 30. April wurde die Hitlerjungend und das Jungvolk in Hechtsheim gegründet, am 21. Mai entstand der Bund deutscher Mädels. Auch der "Hechtsheimer Anzeiger" wurde schon früh zum nationalsozialistischen Sprachrohr. Er druckte die Reden des Propagandaminister Goebbels, veröffentlichte Hetzschriften und verunglimpfte Juden und Behinderte.
Höhere NS-Ämter wurden hauptsächlich von Auswärtigen übernommen, lediglich zwei Ortsbauernführern kamen aus Hechtsheim.

In den dreißiger Jahren wuchs der Ort um einige Häuser. Der Großteil der heutigen Nordstraße wurde bebaut und am Rodelberg entstand mit staatlicher Unterstützung die Hermann-Göring-Siedlung. Außerdem begann man mit dem Bau der Siedlung am Jägerhaus.

Während der Reichspogomnacht vom 8. auf den 9. November 1938 wurden auch in Hechtsheim zahlreiche jüdische Häuser und Einrichtungen zerstört und beschlagnahmt. Die Synagoge in der Manfred-von-Richthofen-Straße entging nur deshalb der Zerstörung, weil eine Brandgefahr für die angrenzenden Häuser bestand.

Gegen Ende der 30er Jahre wurde die Aufrüstung stark vorangetrieben. 1938 enstand auf Hechtsheimer Gebiet die heutige Kurmainz-Kaserne. 1939 wurden 60 Pferde im Ort beschlagnahmt und auf der Hechtsheimer Höhe befestigte man eine Flakbatterie.

Zu Beginn des Jahres 1940 kam es in Hechtsheim, aufgrund starken Schneefalls und daraufhin einsetzenden Tauwetters, zu einem schlimmen Hochwasser. Das Wasser stand im Ort bis zu 60 cm hoch, viele Keller mussten leergepumpt werden.

Am 20. Dezember 1943 fielen in Hechtsheim die ersten Bomben - sie richteten starke Schäden an. Am 19. Oktober und 28. Dezember 1944 wurde der Ort erneut bombadiert.

Im Frühjahr 1945 standen schließlich die Amerikaner vor Hechtsheim. Schweres Granatfeuer beschädigte erneut ein Großteil des Ortes und Flugzeuge bombardierten die Stellungen, wobei vier Zivilisten und mehrere Soldaten starben. Am 21. März dann fuhren amerikanische Panzer in Hechtsheim ein, womit für die Hechtsheimer der Krieg endete.

Mit dem Ende des Zweiten Weltkrieges stand Deutschland vor einem Neuanfang. 1946 wurdeHechtsheim Teil des neu gegründeten Bundeslandes Rheinland-Pfalz. In den folgenden Jahren wuchs der Ort immer weiter. 1948 begann die Bebauung an der Hechtsheimer Straße und zwischen Landwehrweg und Norstraße. Ein Jahr später wurde die Bebauung des Ortsbereichs an der heutigen Rheinhessenstraße/Peter Weyer-Straße/Jägerhaus geplant. Um die Ansiedlung von Unternehmen zu fördern, wurde bereits in den 1950er Jahren ein Gewerbegebiet geplant, allerdings erst ab 1961 umgesetzt. Auch der Wohnungsbau wurde stark ausgeweitet.
1966 endete dann die knapp 175-jährige Ära der Selbstverwaltung, als Hechtsheim mit fünf weiteren Vororten durch das "Vierte Landesgesetz über die Verwaltungsvereinfachung des Landes Rheinland-Pfalz" nach Mainz eingemeindet wurde. Klagen vor dem rheinland-pfälzischen Verfassungsgerichtshof waren nicht erfolgreich.