Schon in der Steinzeit war das Pfrimmtal um Wachenheim fruchtbares Siedlungsland. Zahlreiche Bodenfunde - vor allem Gegenstände aus gebranntem Ton - belegen, dass spätestens gegen Ende der Steinzeit hier gesiedelt wurde.
Ausgrabungen aus dem Jahre 1905 förderten die Fundamente einer römischen Villa zutage, die zwar dokumentiert aber nicht weiter offen gehalten wurde. 1992 wurde bei Ausschachtungsarbeiten unweit der römischen Villa ein Mühlstein aus römischer Zeit (ca. 300 n.Chr.) gefunden, der im Hof des Heimatmuseums aufgestellt ist.
Einer Theorie nach gab ein Franke namens "Wacko", der sich mit seiner Familie in dieser Gegend nieder ließ, dem Ort seinen Namen.
Urkundlich wurde Wachenheim erstmals am 29. August 765 in einer Schenkungsurkunde des Klosters Lorsch erwähnt. Bischof Burkhard, der Erbauer des Wormser Domes bestätigte 1141 den Brüdern des Wormser Andreasstiftes die ihnen zustehenden Einkünfte aus Feldern und Weinbergen in Villa Wachenheim, Mölsheim und Flörsheim. Ab dem 12. Jahrhundert übte das Geschlecht der Leininger Herrschaft und Gericht auf dem "Kalten Berge by Wachenheim off der prym" bis zum Ende des Heiligen Römischen Reiches Deutscher Nationen aus. Die Amtmänner der Leiniger, die Familie Druschel von Wachenheim, führte nach Meinung der Heraldiker auch die drei Drosseln in ihrem Wappen (seit 1280), welche im späteren Stadtwappen zu den drei Wachteln auf goldenem Grund wurden.