Der Ort wurde wahrscheinlich im 7. Jahrhundert durch fränkische Bauern gegründet, die erste urkundliche Erwähnung fällt ins Jahr 930. 1320 wird Lindheim als Stadt bezeichnet. Die Herrschaft über den Ort übten seit dem 14. Jahrhundert mehrere ritterliche Familien als so genannter Ganerbenverband aus. Im späten Mittelalter hatten diese Familien mehrere Fehden mit der Stadt Frankfurt am Main, die nur durch wiederholtes Eingreifen des Kaisers beendet werden konnte.

Ein trauriges Kapitel der Lindheimer Geschichte bilden die Hexenprozesse der Jahre 1663 und 1664.

Ältestes Gebäude des Ortes ist die Kirche aus dem 13. Jahrhundert, die im 15. Jahrhundert weiter ausgebaut wurde. Von der früheren Burgbefestigung haben sich der sogenannte Hexenturm und der von der Kirche getrennt stehende Kirchturm erhalten. Das 1690 erbaute Lindheimer Schloss ist 1929 abgebrannt.

In den Jahren 1835 bis 1859 war Rudolf Oeser als Pfarrer in Lindheim tätig, der als Volksschriftsteller unter dem Pseudonym O. Glaubrecht auch auf Lindheimer Begebenheiten einging. Im 19. Jahrhundert lebte hier bis zu seinem Tod 1895 der Schriftsteller Leopold von Sacher-Masoch.

Während im Jahr 1771 Lindheim noch als Stadt bezeichnet wird, gehörte es von 1806 an zum Großherzogtum Hessen-Darmstadt. 1973 verlor der Ort seine Selbstständigkeit und wurde der Gemeinde Altenstadt eingegliedert.

Heute hat Lindheim rund 2.000 Einwohner. Davon sind ca. 973 evangelische Kirchengemeindemitglieder (Stand: 01/2010).