Die einzelnen Stadtteile von Castrop-Rauxel blicken auf eine unterschiedlich lange eigene Geschichte zurück.
Ursprünglich legten Römer in Castrop einen Militärposten an, da sich hier zwei Römerstraßen kreuzten. Nach und nach nutzten jedoch auch Händler diese Anlagen als Handelslager um ihre Waren zu deponieren. Auf dem Gelände der (späteren) Zeche Erin in Castrop befand sich eine germanische Siedlung, die vom Ende des 1. bis zum 5. Jahrhundert nach Christus enge wirtschaftliche Beziehungen zum Römischen Reich hatte.
Karl der Große legte im Sachsenkrieg entlang der Straßen Verpflegungslager und Stützpunkte an und er selber nutzte die Römerstraße bei seinem Marsch Richtung Norden. Diese mussten sich aus dem Land ernähren und waren früher noch als Reichshöfe bekannt. Diese Reichshöfe entwickelten sich zu Ortschaften, in diesem Fall wurde aus Castorp - Dorf am Speicher - Castrop.
834 wurde die Villa Castrop das erste mal urkundlich erwähnt. Im Jahre 1484 stellte Johann II. von Cleve den Bürgern einen Freiheitsbrief aus. 1902 entstand aus der Titularstadt Castrop und zwei weiteren Gemeinden die Stadt Castrop. Am 1. April 1926 wurde die Stadt Castrop-Rauxel aus Teilen der Stadt Castrop und des Amtes Rauxel gebildet. Sie gehörte zunächst zum Landkreis Dortmund bevor sie am 1. April 1928 kreisfrei wurde.
Während des Luftkriegs wurde Castrop zunehmend Ziel schwerer alliierter Luftangriffe. Hauptsächlich die großen Industriegebiete wie die Zechen und Chemiewerke wurden schwer getroffen, konnten meist aber nach kurzer Zeit den Betrieb wieder aufnehmen. Das Stadtgebiet selber wurde jedoch nicht verschont so fielen tausende Tonnen Bomben auf Castrop-Rauxel.
Im März 1945 warfen die alliierten Luftstreitkräfte verstärkt Flugblätter über dem Ruhrgebiet ab. Auch die Castrop-Rauxeler Bevölkerung wurde aufgefordert, das Ruhrgebiet zu verlassen und sich in eine sichere Gegend außerhalb des Ruhrgebietes zu begeben. Diesem Aufruf wurde kaum nachgekommen, da kaum noch jemand wusste, wohin er gehen sollte. Am 7. März war Castrop-Rauxel wieder Ziel schwerer amerikanischer Luftangriffe. So wurden die Rütgerswerke und die Teerverwertung schwer getroffen. Am 13. März erfolgte ein weiterer schwerer Angriff auf die Zeche Erin, die nach dem Angriff für ein paar Tage die Förderung einstellen musste. Bereits am 15. März wurden die Rütgerswerke erneut Ziel amerikanischer Luftangriffe.
Am 1. April 1945 trafen sich der Castroper Oberbürgermeister Dr. Anton und die höchsten Beamten und Angestellten und diskutierten den Führerbefehl, bei Anrücken des Feindes alle Brücken, Versorgunsleitungen und Produktionsbetriebe zu zerstören. Es wurde einstimmig beschlossen, diesen Befehl zu ignorieren. Der Ortskommandant der Deutschen Streitkräfte verkündete vor dem Oberbürgermeister um 17 Uhr: "Castrop ist nun Kampfgebiet!" Am 2. April erreichten die Amerikaner Castrop-Rauxel im Norden, wobei Pöppinghausen als erster Stadtteil in amerikanische Hände fiel. Die Deutschen hatten sich bereits hinter den Kanal zurückgezogen und die Kanalbrücke Bladenhorst, die Schemhofbrücke an der Wartburgstraße sowie die Brücke an der Hebewerkstraße und sämtliche Emscherbrücken gesprengt. Nachdem sich der Kreisleiter Nieper abgesetzt hatte, wurde auch der Volkssturm am 4. April entwaffnet und aufgelöst.
Erstmals waren die Amerikaner wieder auf schweren Widerstand gestoßen; denn für den relativ kleinen Frontabschnitt war Castrop gut besetzt und wurde schwer verteidigt. Bereits Ende 1944 wurde in Castrop begonnen, Panzersperren, Ein-Mann-Schützenlöcher sowie auf Betonsockeln installierte Flak vom Kaliber 8,8 cm und 2 cm zu befestigen. Auf deutscher Seite standen das 2. und das 23. Regiment der 2. Fallschirmjäger-Division sowie ein Battaillon der Heerespolizei mit Sturmgeschützen den gut ausgerüsteten amerikanischen Truppen des 289. Regiments der 26. US-Infanterie-Division gegenüber. Nach Kampfberichten der 26. US-Infanterie-Division war der Widerstand in Castrop-Rauxel zäher als im Ardennenbogen und im Kessel von Colmar. Am 8. April nahmen amerikanische Truppen endgültig die Altstadt sowie Beringhausen ein. Der letzte verbissene Widerstand fand am 9.4 im Bereich Merklinde statt. Diese Verteidiger zogen sich allerdings in Richtung Merklinde zurück.
Am 1. April 1902 entstand aus der Titularstadt Castrop und den Gemeinden Behringhausen und Obercastrop die Stadt Castrop. Zum 1. April 1926 wurde Stadt Castrop mit den Gemeinden Rauxel, Bövinghausen, Frohlinde, Merklinde, Habinghorst (bis dahin Amt Rauxel), Bladenhorst, Pöppinghausen (bis dahin Amt Bladenhorst), Ickern, Deininghausen, Dingen (bis dahin Teile vom Amt Mengede) zur neuen Stadt Castrop-Rauxel zusammengelegt. 1928 wurde der Rest von Deininghausen eingemeindet.
Am 1. Januar 1975 erfolgte im Zuge der Kommunalen Neugliederung die Eingliederung der Gemeinde Henrichenburg in die Stadt Castrop-Rauxel. Gleichzeitig wurde diese eine kreisangehörige Stadt im Kreis Recklinghausen. Somit wechselte sie zum gleichen Zeitpunkt vom Regierungsbezirk Arnsberg in den Regierungsbezirk Münster.
Bis Anfang des 19. Jahrhunderts hatte Castrop nur wenige hundert Einwohner. Die Bevölkerung wuchs nur langsam und ging durch die zahlreichen Kriege, Seuchen und Hungersnöte immer wieder zurück. So forderten der Dreißigjährige Krieg (1618–1648) und eine Pestepidemie 1636 zahlreiche Todesopfer. Erst mit dem Beginn der Industrialisierung wuchs die Bevölkerung sehr schnell. Lebten 1818 erst 646 Menschen in dem Ort, so waren es 1900 bereits 9.400. Einen Zuwachs von 5.000 Personen brachte 1902 die Eingemeindung von Behringhausen und Obercastrop. Am 1. April 1926 entstand durch den Zusammenschluss der Stadt Castrop und zehn Landgemeinden die neue Stadt Castrop-Rauxel mit 53.399 Einwohnern.
Nach dem Ende des Zweiten Weltkrieges führten die vielen Flüchtlinge und Vertriebenen aus den deutschen Ostgebieten zu einem starken Anwachsen der Einwohnerzahl. Ihr Anteil an der Gesamtbevölkerung der Stadt lag 1962 mit rund 22.000 Personen bei etwa einem Viertel. Im gleichen Jahr erreichte die Bevölkerungszahl mit 88.923 ihren historischen Höchststand. Am 30. Juni 2005 betrug die amtliche Einwohnerzahl für Castrop-Rauxel nach Fortschreibung des Landesamtes für Datenverarbeitung und Statistik Nordrhein-Westfalen 77.780 (nur Hauptwohnsitze und nach Abgleich mit den anderen Landesämtern). Das sind rund 13 Prozent (11.143 Personen) weniger als 1962.
Die folgende Übersicht zeigt die Einwohnerzahlen von Castrop (bis 1925) und Castrop-Rauxel (ab 1926) nach dem jeweiligen Gebietsstand. Dabei handelt es sich um Volkszählungsergebnisse (¹) oder amtliche Fortschreibungen des Statistischen Landesamtes. Die Angaben beziehen sich ab 1871 auf die „Ortsanwesende Bevölkerung“, ab 1925 auf die Wohnbevölkerung und seit 1987 auf die „Bevölkerung am Ort der Hauptwohnung“. Vor 1871 wurde die Einwohnerzahl nach uneinheitlichen Erhebungsverfahren ermittelt.
¹ Volkszählungsergebnis
Nach der Kommunalwahl vom 26. September 2004 verteilen sich die 46 Sitze im Stadtrat folgendermaßen:
In der Liste werden nur Parteien und Wählergemeinschaften aufgeführt, die mindestens 2,95 % der Stimmen bei der jeweiligen Wahl erhalten haben:
(während der Kreisfreiheit Oberbürgermeister, sonst Bürgermeister)
- 1926–1933: Dr. Mende, Zentrum, Bürgermeister, ab 1928 Oberbürgermeister
- 1933–1945: Dr. Richard Anton, NSDAP
- 1945–1946: Arnold Boerboom
- 1946–1948: Hubert Krehe, CDU, Oberbürgermeister
- 1948–1971: Wilhelm Kauermann, SPD, Oberbürgermeister
- 1971–1989: Hugo Paulikat, SPD, Oberbürgermeister/ab 1975 Bürgermeister
- 1989–1999: Hans Ettrich, SPD, Bürgermeister
- 1999–2004: Nils Kruse, CDU, Bürgermeister
- seit 2004: Johannes Beisenherz, SPD, Bürgermeister
Das Wappen der Stadt zeigt ein goldenes Andreaskreuz in blauem Feld, bei dem der rechte Balken über dem linken liegt. Die älteste erhaltene Urkunde, welche das Andreaskreuz zeigt, stammt aus dem Jahre 1512.
Die 1902 aus den Gemeinden Castrop, Obercastrop und Behringhausen gebildete Stadt Castrop übernahm als Stadtwappen das alte Wahrzeichen, das Andreaskreuz, mit den seit dem 17. Jahrhundert überlieferten Farben Blau und Gold. Der damalige Regierungspräsident von Arnsberg genehmigte die Führung des Stadtwappens am 28. Januar 1911. Aufgrund einer amtlichen, preußischen Vorschrift musste dem Wappen jedoch nun eine dreitürmige Mauerkrone aufgesetzt werden.
Am 30. August 1926 wurde dieses Wappen für die neue Stadt Castrop-Rauxel übernommen, was das preußische Staatsministerium am 24. November 1926 genehmigte. Am 15. Juli 1965 wurde die Mauerkrone, da historisch unbegründet, vom Wappenschild entfernt. Demnach wird das Stadtwappen seit dem 1. August 1965 wieder in seiner historisch überlieferten Form geführt.
Städtepartnerschaften gibt es mit folgenden Städten:
Von 1950 bis 2000 war die niederländische Stadt Delft Partnerstadt von Castrop-Rauxel.