Castel Volturno deve il suo nome al castello e al fiume Volturno. Il centro storico sorge sulla sponda sinistra del fiume, sull'ultima ansa che questo forma prima di sfociare nel mar Tirreno.
Il territorio comunale si estende su una superficie di 72,23 kmq e possiede 25 km di spiagge e 10 di pineta. Situato all'estremità della pianura campana nell'ultima propaggine dei Mazzoni fu abitato prima dagli Opici, poi dagli Etruschi, che eressero la città di Volturnum, e successivamente dagli Osci, essa svolgeva la funzione di emporium, cioè di raccolta e mercato delle merci prodotte dall' intero basso bacino del Volturno, ed era crocevia obbligato per chi dal mare voleva inoltrarsi nell'interno e raggiungere il porto di Casilunum sul Volturno e da qui l'antica città di Capua.
I Romani durante la seconda guerra punica (215 a.C.), rinforzarono le mura della città affinché fosse da riparo alla loro flotta, che di qui transitava per raggiungere Capua occupata da Annibale. Nel 194 a.C. Volturnum diventò colonia romana e accolse 300 famiglie di cittadini romani entro le proprie mura. Dopo la morte di Cesare (44 a.C.) subì una incursione da parte di Menecrate, liberto di Sesto Pompeo, che ne distrusse il porto.
L'imperatore Augusto vi inviò una nuova colonia di cittadini romani e nel 95 d.C. l'imperatore Domiziano vi fece costruire la strada che ancora oggi porta il suo nome e un superbo ponte, che univa le due sponde del fiume, all'ardita impresa il poeta Stazio dedicò la terza poesia del quarto libro delle Selvae.
La diffusione del cristianesimo a Voltunum, nel IV secolo, si deve a San Castrese, la città fu sede vescovile dal V secolo in poi, come testimoniano le sottoscrizioni del vescovo Paschasius ai concili romani del 499, 501 e 502.
La città romana di Volturnum, con la caduta dell'Impero romano d'Occidente, le invasioni barbariche, il crollo del ponte domizianeo perse il suo prestigio. Nell'806 Grimoaldo, principe di Benevento donò il porto di Volturnum all'abate Teodomaro di Monte Cassino, nell'841 la città subì devastazioni e distruzioni ad opera dei Saraceni e fu abbandonata.
Dopo l' 856 il vescovo longobardo Radiperto, su un'arcata superstite del ponte domizianeo, fece erigere un castello fortificato e ricostruì la chiesa che raccoglieva le spoglie di San Castrese. Nell'988 erano conti di Castri maris Volturni i fratelli longobardi Daoferi e Daoferio, dopo il 1062 il normanno Riccardo I conte di Aversa donò nuovamente il castello di Volturnum al Monastero di Monte Cassino; nel 1128 Roberto II (1127-1157), ultimo discendente dei conti normanni di Aversa, concesse allo stesso monastero di Monte Cassino il privilegio di pescare nel mare e nel fiume di tutto il territorio di Castello a mare del Volturno; durante il regno di Ruggero II re di Sicilia (1127-1154) il castello fu tolto a Ugone conte di Boiano, che lo aveva occupato; l'imperatore Federico II di Svevia nel 1206 lo cedette alla mensa arcivescovile di Capua; nel 1304 Carlo d'Angiò lo fece custodire dal capitano della stessa città di Capua come piazzaforte militare; Ladislao (1386-1414) lo donò a Jacopo Sannazaro nonno dell'omonimo poeta, mentre la regina Giovanna II (1414-1435) lo recuperò come bene della corona, così che il nuovo sovrano Alfonso I d'Aragona lo donò alla figlia Eleonora e questa lo portò in dote al marito Marino di Marzano duca di Sessa, il quale lo perdette per essersi ribellato al cognato Ferrante I d'Aragona re di Napoli (1459-1496), il quale per occuparlo dovette farlo assediare nel 1460 da Antonio Piccolomini e questi per entrarvi dovette far giungere da Napoli delle bombarde, che buttarono giù parte delle mura, l'anno dopo il sovrano lo vendette per 4387 ducati dalla città di Capua, che lo tenne in suo possesso fino all'abolizione della feudalità nel 1810.
Nel 1812 fu creato comune autonomo ed ebbe come primo sindaco Giuseppe Toscano, da allora in poi seguì le vicende storico politiche del Regno delle Due Sicilie, dal 1860 quelle del Regno d'Italia e dal 1945 quelle della Repubblica Italiana.
Castel Volturno, da castello fortificato a piccolo borgo agricolo, ha subito una notevole trasformazione grazie alle intense bonifiche del Ventennio e dal 1954, quando ultimata la via Domiziana e il nuovo ponte sul fiume Volturno, ha conosciuto un rapido e disordinato sviluppo edilizio, dovuto anche alla creazione di centri turistico balneari come Villaggio Coppola Pinetamare e Baia Verde.