Erste Hinweise auf eine Besiedelung der Gemarkung Diedelsheim finden wir aus der Keramikzeit, etwa 2.500 Jahre v. Chr. Weitere Funde aus den folgenden Epochen zeigen, dass in der Bronzezeit und Eisenzeit mehrere Siedlungen bestanden haben müssen. Als die Römer im Jahre 69 v.Chr. bis 67 n.Chr. den Südwesten des germanischen Reiches eroberten, errichteten sie auf den fruchtbaren Landstrichen zur Versorgung ihrer Truppen zahlreiche Gutshöfe (Villa Rustice). Auf der Gemarkung Diedelsheim fand man in den Gewannen "Katzhälde" und "Vor dem See" Fundamentreste dieser Behausungen. Die römische Herrschaft im Kraichgau dauerte bis zum Jahre 259 n.Chr.; danach wurde von den Alemannen der Limes überrannt und die römischen Truppen vertrieben. Der Vermutung nach müsste der Ort nach 496 entstanden sein, da fränkische Siedlungen mit der Endsilbe "heim" endeten (Diedelsheim, Brettheim usw.). Erstmals wird Diedelsheim 767 in Urkunden des Lorscher Codex unter dem Namen "Teutinsheim" bzw. "Ditinesheim" erwähnt. Beide enthalten Schenkungen verschiedener Eigentümer auf der Gemarkung Diedelsheim an das Kloster Lorsch. Im Mittelalter hatte sich neben dem auf die Germaner zurückgehenden Adel auch eine neue Adelsschicht gebildet. Ein Ort war stark aufgeteilt und wurde oft verschenkt, verkauft oder verpfändet. Im 14. Jahrhundert sind im Lehenbuch des Hochstifts Speyer von Diedelsheim drei Belehnungen erwähnt, über die jedoch keine genauen Zeitangaben bekannt sind. Die Grafen Katzenellenbogen, die Herren von Sternenfels und die Kechler von Schwandorf waren zu dieser Zeit Lehensträger des Dorfes Diedelsheim. Bis ins
18. Jahrhundert konnten die Kechler von Schwandorf die über vier Jahrhunderte bestehenden Rechte in Diedelsheim bewahren. 1749 verkaufte Franz Maximilian Kechler von Schwandorf der Pfalz Lehen und Eigentum am Dorf für 80 000 Gulden. Das der geistlichen Verwaltung Pforzheim zustehende Hofgut auf Diedelsheimer Gemarkung trat Baden an den Kechler von Schwandorf ab, der es ebenfalls an die Pfalz veräußerte. Im Ort Diedelsheim hatten die Kechlerschen Vogtherren ein Schloss, das aus drei herrschaftlichen Häusern, neben Wirtschaftsräumen und Ställen bestand. Noch heute sind die Gebäude an der Schwandorfstraße, - Ecke Mühlgasse, erhalten und zu Wohnzwecken ausgebaut.
Wie alle anderen Gemeinden der rechtsrheinischen Kurpfalz kam Diedelsheim 1803 durch den Reichsdeputationshauptschluss zum Großherzogtum Baden. Bis 1936 war Diedelsheim dem Amt Bretten zugeordnet und kam bei dessen Auflösung zum Landkreis Karlsruhe. Nach dem Krieg wurden 126 Flüchtling und Heimatvertreiben der Gemeinde zugewiesen und durch den Zuzug weiterer Personen vergrößerte sich die Wohnungsnot. Nach der Währungsreform 1948 wurden die Voraussetzungen für einen Wiederaufbau geschaffen. Im Gewann "Frontal" entstand ein Siedlungsgebiet in dem für Neubürger in Zusammenarbeit mit dem Ev. Hilfswerk Wohnraum geschaffen wurde. Mit dem allgemeinen wirtschaftlichen Aufschwung entwickelte sich die Gemeinde sehr rasch. Die 2000 Einwohner-Grenze wird überschritten und mit der Erschließung der Gewanne "Kelterhälde" und "Untere Hälde" wurde schon vor der Eingemeindung am 01.01.1975 die Voraussetzung geschaffen, dass Diedelsheim einmal über 3.000 Einwohner haben wird.
