Leggenda vuole che il nome Gemmano derivi da Gemma in mano.
Si narra che un soldato etrusco sia stato ucciso dai romani mentre portava un anello alla fidanzata. Quindi le origini del nome potrebbero derivare dall'epoca romana.
Sulle pendici della collina vi sono resti della civiltà romanica ancora non portati alla luce. Da reperti e documenti risulta che il luogo fin da allora venisse individuato come "fondo geminum". Successivamente il comune appartenne ai Malatesta e quindi allo Stato Pontificio fino all'unità d'Italia.
Sulle tre colline che dominano il territorio comunale vennero edificati i castelli di Onferno, Marazzano, Gemmano, dei quali ancora oggi esistono i ruderi in parte restaurati. Leggenda vuole che Dante Alighieri, dopo aver sostato dal conte Ugolino della Faggiola mentre fuggiva da Firenze per andare a Ravenna, scendendo la valle del Conca, si sia rifugiato nelle grotte carsiche di Onferno (in origine chiamato Inferno) ed alle stesse si sia ispirato per scrivere il cantico.
Il territorio gemmanese è stato anche importante campo di battaglia nella Seconda Guerra Mondiale con il passaggio del fronte nel '44 e lo sfondamento della Linea Gotica da parte degli Alleati.