Castelvecchi est un bourg datant du début du Moyen Âge, mentionné dans certains documents comme "castello et curtis". Le terme « curtis » indique que Castelvecchi était protégée par un mur d’enceinte. La structure externe des murs des maisons du bourg font supposer que celles-ci faisaient partie intégrante du mur de fortification.

Au début du Moyen Âge, Castelvecchi devait être la principale installation de la zone et c’est là qu’a été érigée l’église paroissiale de Santa Maria Novella loin du bourg, qui pour être plus aisément défendu, se trouvait en amont. Le bourg et l’église se trouvaient sur une voie qui rejoignait la Via Francigena (ancienne route pour Rome) en traversant longitudinalement le Chianti.
L’activité principale de Castelvecchi était l’activité agricole. Dans un document de 1043, Castelvecchi est citée comme "Novella, judicaria fiorentina":en fait "ager novellus"est un terme médiéval qui indiquait des terrains vierges défrichés pour la vigne ou pour les autres cultures.

Castelvecchi fût sous domination des Seigneurs de Monterinaldi durant le XI ème siècle, se proclamant communauté autonome, elle subit vers la fin du XIII ème siècle les attaques féroces des nobles intéressés à l’incroyable richesse, dont jouissait la Paroisse di Santa Maria Novella. En effet, à partir de sa prise d’autonomie la paroisse réussit à gérer avec profits ses terres jusqu’à devenir une proie pour les seigneurs du lieu.
Vers la milieu du XVII ème siècle, le nom de la localité qui, jusqu’alors était "Castela de la Pieve", se transforme d’abord, prenant le nom des propriétaires, en "Castel de' Vecchi", qui se transformera ensuite en "Castelvecchi". Les "de Vecchi" étaient une noble et vieille famille originaire de Montalcino.