La prima notizia di Castelli veteris risale al XII secolo, ed è contenuta nel Catalogus baronum; ma le origini dell'abitato sono probabilmente più antiche. Sotto la dominazione normanna (1054-1189) il feudo di Castelvetere faceva parte della contea di Civitate. Il conte Filippo di Civitate ne possedeva la metà, l'altra metà era tenuta da certi Novellone e Arabito. Con la dominazione sveva (1190-1266) il feudo passò a Gimondo de Molisio. Nella dominazione successiva, quella angioina (1266-1435), fu posseduto da Simone de Molisio.
All'epoca della dominazione aragonese (1442-1494) il feudatario è Paolo de Molisio; successivamente il feudo passa ad Alberico Carafa. Tale famiglia ne rimase in possesso fino alla ribellione di Alberico II Carafa, quando Carlo V - con diploma del 30 giugno 1532 - concesse il feudo di Castelvetere a don Ferrante Gonzaga. Dopo pochi anni la famiglia Carafa riebbe da don Ferrante il feudo, che poi Isabella Carafa nel 1613 vendette a Cesare Brancaccio. Da costui passò ad Alessandro Ridolfi, poi a Camillo Grasso e, dai discendenti, ad Orazio Sersale.
Nel 1689 il feudo venne acquistato da Nicola Moscatelli, a cui fu concesso nel 1693 il titolo di marchese di Castelvetere.
Castelvetere ha fatto parte della Capitanata fino al 1811, quando passò alla neonata provincia di Campobasso.
Quando nel 1861 Benevento divenne provincia, il comune fu aggregato ad essa.