Die erste urkundliche Erwähnung Badenheims datiert in das Jahr 835. Kaiser Ludwig der Fromme bestätigte in der Urkunde den Erwerb von Hof und Weingut zu Badenheim durch das Kloster Prüm. Der Ort hatte schon damals die heutige Schreibweise. Das Kloster St. Alban zu Mainz verfügte vermutlich über das Kirchenpatronat, den Zehnten und einen Hof in dem Ort, die Überlieferung darüber gilt allerdings als unsicher.[Anm. 2] Eine Kirche St. Philipp und Jakobus unter dem Patronat von St. Alban wird in Badenheim für das Jahr 1341 genannt. Sie stand an der Stelle der heutigen evangelischen Kirche, welche 1827 erbaut wurde.[Anm. 3] 

Oberlehensherren waren seit dem Spätmittelalter die Herzöge von Pfalz-Zweibrücken, im 17. und frühen 18. Jahrhundert dann die Freiherren Faust von Stromberg. Nach dem Aussterben der von Stromberg übernahmen ab 1730 die Grafen von Schönborn die Territorialherrschaft. 1792/93 und 1797-1814 lag Badenheim in französischem Staatsgebiet und gehörte ab 1798 zum Département Donnersberg. 1814-1816 befand sich der Ort unter provisorischer österreichisch-bayrische Verwaltung, 1816 kam er zum Großherzogtum Hessen (Hessen-Darmstadt). 1835 gelangte die Ortschaft zum Kreis Alzey, seit 1969 gehört sie zum Kreis Mainz-Bingen.[Anm. 4] 

Im Mittelalter und in der Frühen Neuzeit diente eine Wall-Graben-Anlage als Befestigung des Ortes. Im Osten übernahm der Appelbach die Begrenzung. Badenheim hatte zu dieser Zeit zwei Ortseingänge, die durch Pforten gekennzeichnet waren. Die nördliche Pforte befand sich auf Höhe der Häuser Hauptstraße Nummer 45 und 48, wo heute ein Fußweg Richtung Appelbach wegführt. Das südliche Tor befand sich an der Ecke Hauptstraße, Ernst-Ludwig-/Bahnhofstraße.[Anm. 5] Zu Beginn des 18. Jahrhunderts wurden die Tore niedergelegt. [Anm. 6] 

Der Ortskern von Badenheim bildet heute eine Denkmalzone. Diese umfasst das durch die Wall-Graben-Anlage und den Appelbach begrenzte, mittelalterliche Dorf. Im Wesentlichen also die Hauptstraße (bis Nr. 48), Bratergasse, Kellergasse, Mühlgasse und Bahnhofstraße 1.[Anm. 7] 

Die katholische Kirche wurde 1775 fertiggestellt, der katholische Pfarrhof 1783. Beide Gebäude befinden sich auf dem ehemaligen Hof der Grafen von Schönborn, dessen Gelände bis über den Appelbach hinaus zur ehemaligen Dorfmühle (Bahnhofstraße 12) reichte.[Anm. 8] 

1795 hatte der Ort 300 Einwohner:innen, 1830 waren es bereits 430.[Anm. 9] Heute leben etwa 585 Menschen in Badenheim.[Anm. 10] 

Im 19. Jahrhundert entstanden nördlich und südlich des Ortes Neubauten außerhalb der mittelalterlichen Begrenzung. Eines der ersten dieser Art Häuser war der Hof in der Bahnhofstraße 1 von 1815. Um 1900 wurde ein Bahnhof an der 1888 eingeweihten Strecke Sprendlingen-Wöllstein erbaut. In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts entstanden Neubaugebiete östlich und südwestlich des alten Ortskerns.[Anm. 11] Eine ausführliche, wissenschaftliche Aufbereitung der Ortsgeschichte des 20. Jahrhunderts liegt leider zurzeit noch nicht vor und wäre ein wünschenswertes Projekt.

Innerhalb der Gemarkung von Badenheim liegen Teile des heute verschwundene Dorf Desenheim. Dieses wurde 790, 1367 und 1378 urkundlich erwähnt und lag wahrscheinlich zwischen Wöllstein, Badenheim und Gau-Bickelheim, etwa in der Badenheimer Flur „In der Dösel".[Anm. 12]  Sowohl in Badenheim, als auch in Sprendlingen und Wöllstein gibt es die Gemarkungen „(Im) Desenheimer Feld“, welche auf die Wüstung hindeuten. Im 15. Jahrhundert wurde der Ort wahrscheinlich verlassen, im 17. Jahrhundert scheinen noch Reste des Ortes erkennbar gewesen zu sein.[Anm. 13]Die letzte authentische Nachricht über diese Niederlassung ist ein Weistum von 1425, in dem eine Margarethe von Nackenheim ihre Desenheimer Güter neu verpachtete.[Anm. 14] 

Badenheim ist die einzige rheinhessische Gemeinde westlich der B 50.