Castagneto Carducci si trova al centro della Costa degli Etruschi. Il toponimo deriva da castagno, per cui Castagneto ha il significato di bosco di castagni. Nel 1900 fu aggiunta la specificazione Marittimo (cioè della Maremma), che nel 1907 fu cambiata nell'attuale in onore di Giosuè Carducci, che da bambino vi abitò per alcuni anni. Il castello medievale, assieme alla chiesa di San Lorenzo, costituiscono il nucleo originario dell'abitato. La storia del borgo, al pari di quella di altri centri dell'antica Maremma pisana, è legata alle vicende della famiglia Della Gherardesca, un legame non sempre pacifico tra questo territorio e la nobile prosapia, difficili rapporti che nel corso dei secoli hanno visto la popolazione castagnetana lottare per i propri diritti di comunità indipendente e per la conquista degli usi civici.
Nel 754, il nobile longobardo Wilfrid, poi divenuto santo San Walfredo, capostipite della famiglia Della Gherardesca, aveva moltissimi possedimenti in Maremma e quando decise di farsi monaco benedettino e fondare il Monastero di San Pietro in Palazzuolo, a Monteverdi Marittimo, donò quelle sue proprietà al monastero medesimo; tra queste erano compresi Castagneto e altri territori limitrofi. I legami tra la famiglia Della Gherardesca e Castagneto proseguirono per tutta l'epoca medioevale; nel 1161, Federico il Barbarossa ufficializzò la proprietà di Castagnetum ai Gherardesca.
Sulla fine del XII secolo, Enrico VI di Svevia donò i castelli intorno a Castagneto, oltre a quelli Bibbona, Biserno, Campiglia e Vignale, alla città di Pisa come riconoscimento per l'aiuto dato all'imperatore nel conquistare territori dell'Italia meridionale; pertanto, i signori Della Gherardesca poterono godere dello status di capitano di giustizia ovvero un potere assoluto su questi territori. Il castello di Castagneto venne più volte attaccato tra il 1300 e il 1334 dai Gherardesca di Biserno, come conseguenza di lotte intestine tra i vari rami della famiglia; durante le guerre tra Pisani e Fiorentini i castelli di Castagneto e Bolgheri subirono danneggiamenti.
Castagneto subì nuove devastazioni a causa dei saccheggi ad opera dell'esercito di Alfonso di Aragona re di Napoli, in marcia verso Milano e in lotta contro Firenze, durante questi scontri venne distrutto il castello di Donoratico; inoltre Castagneto subì incursioni da parte di Carlo VIII di Francia che per di impossessarsi del trono di Napoli saccheggiava tutte le terre che trovava durante il suo percorso, ma subì saccheggi e attacchi anche da truppe al soldo di Massimiliano I.
Con l'annessione di Pisa da parte dei Fiorentini, nel XV secolo, la comunità di Castagneto poté usufruire di una maggiore autonomia; fu autorizzata a darsi statuti autonomi e la giustizia venne amministrata da un ufficiale dipendente direttamente dalla stessa Firenze; tuttavia i conti Della Gherardesca mantennero parte degli antichi privilegi e furono di fatto confermati signori di Castagneto, pretendendo benefici feudali come il diritto alla caccia, alla pesca e alla raccolta di legna da catasta. Ma tra la popolazione di Castagneto, che nutriva un forte senso di indipendenza, e il casato Della Gherardesca, già a partire dal XVI secolo si erano accese nette ostilità di cui sono testimoni diverse vicende storiche.
Nell'Ottocento, il conte Guido Alberto della Gherardesca attizzò nuovamente gli animi, avendo tentato di rientrare in possesso degli altri due usi civici, la caccia e la pesca, nelle tenute della famiglia Della Gherardesca; la reazione che ne seguì fu accompagnata da attentati e incendi dolosi alle proprietà del conte. Si accentuò così lo scontro tra la casata e gli abitanti dei borghi; protagonista degli scontri e sommosse fu Michele Carducci, padre del poeta Giosuè, che svolse la professione di medico condotto a Bolgheri dal 1838 al 1848; Giosuè nacque a Valdicastello in Versilia, ma al seguito del padre si trasferì prima a Bolgheri e poi a Castagneto, dove visse gli anni della sua giovinezza ricordati in molte sue opere.
Il dottor Carducci, di idee liberali, fu alla testa di un manipolo di contadini che si avvicinarono al castello nel quale vivevono i Della Gherardesca minacciandoli con colpi di fucile e sassaiole, costringendoli pertanto a ritirarsi a Castagneto. Il 6 gennaio 1849, con l'intervento del granduca Leopoldo II, il conte Guido Alberto fu costretto a distribuire le "preselle" (piccoli lotti di terreno boschivo e seminativo) agli abitanti di Castagneto. A seguito degli scontri la comunità cittadina chiese ed ottenne dal granduca di Toscana il cambio del nome di matrice fortemente feudale comunità di Gherardesca e Bolgheri venne così ripristinata la precedente denominazione dell'abitato, ovvero Castagneto della Gherardesca, successivamente venne aggiunto l'aggettivo marittimo e tolto il nome della famiglia.
Sul finire del secolo, si svilupparono nuove tensioni e nel 1907 si decise che il nome del comune perdesse l'aggettivo "marittimo", ribattezzando il paese come Castagneto Carducci, in onore del celebre poeta che qui visse gli anni della sua fanciullezza ed il cui padre fu uno dei più importanti oppositori ai diritti feudali imposti dai conti Della Gherardesca.
Meritano sicuramente una visita la Prepositura di San Lorenzo e il Museo Archivio, sede del parco letterario intitolato a Giosuè Carducci.
L'economia di Castagneto Carducci è legata al turismo balneare ed enogastronomico, che, soprattutto d'estate, usufruisce delle numerose strutture ricettive del territorio. Altra risorsa importante è rappresentata dalla produzione di vini pregiati, che hanno reso celebri nel mondo le cantine di Bolgheri e dintorni. Non da meno la produzione di olio extra vergine di oliva.