Molte sono le testimonianze di epoca medievale. I primi documenti certi risalgono all’XI secolo quando la zona era un feudo dei nobili del Castello del Trebbio, una famiglia imparentata con i conti Guidi. Nel XII secolo Castellina passò sotto l’influenza di Firenze e nel 1193 venne siglato un accordo tra i signori del Trebbio e Firenze nel quale venne concesso ai fiorentini di presidiare militarmente i castelli del Trebbio e di Castiglione (l’attuale Castellina). Dopo il Lodo di Poggibonsi del 1203, atto in cui vengono sanciti i confini chiantigiani tra Firenze e Siena, Castellina si trovò a essere una degli avamposti fiorentini più importanti visto che era posta sulla strada più diretta che metteva in comunicazione le due città rivali.

Nel XIV secolo Castellina diventa uno dei capisaldi della Lega del Chianti, tanto da essere a capo di uno dei terzieri in cui era divisa. Il Terziere di Castellina amministrava la parte del Chianti che digrada verso la Valdelsa. Nel 1397 fu saccheggiata e interamente bruciata dalla truppe del Duca di Milano Gian Galeazzo Visconti comandate da Alberico da Barbiano. Nel 1400 fu deciso di fortificare Castellina, e nell’elenco delle riformagioni conservato presso l’Archivio di Stato di Firenze si trova scritto