Le radici storiche del Comune di Castello - Molina di Fiemme affondano nel terreno preparato dalla millenaria presenza di libere genti, che da tempi immemorabili abitarono tutto il territorio di Fiemme. Ciò è confermato dagli insediamenti di Valaverta presso Ziano, di Sottopedonda a Tesero e di Zelor presso la frazione di Castello di Fiemme.

Gli scavi archeologici ne hanno dimostrato l'esistenza fin dall'Età del Bronzo.
"Zelor" in particolare appare abitato stabilmente almeno a partire dal V-VI secolo d.C. per poi sparire progressivamente.
Al tempo della migrazione dei popoli (V-VII sec. d.C.) le popolazioni di origine retico-romana vennero in contatto con popolazioni di origine germanicapublic/doc in questo periodo ha luogo la migrazione degli abitanti di Zelor verso ovest, formando il primo nucleo del paese di Castello.

Nel corso dell'Alto Medioevo si delineano a Castello due entità politico-amministrative:
la "Degania" formata da gruppi familiari costituiti o influenzati da elementi di ceppo germanico e la "Villa" formata dai gruppi familiari autoctoni.
L'organizzazione della "Degania" comprendeva anche gli insediamenti di Capriana, Valfloriana, Stramentizzo e delle "Case arimanne", sparse qua e là nella Valle di Fiemmepublic/doc gradualmente si trasformò in "Giurisdizione" o "Contea di Castello".
Invece la "Villa di Castello" continuò a fare parte della Comunità di Fiemme a tutti gli effetti, politici e civili.

Per gli appartenenti alla "Degania" nel 1605 Massimiliano d'Asburgo, nella sua qualità di Conte del Tirolo, approva con proprio sigillo la riforma delle osservanze e consuetudini, fino a quel momento tramandate a voce.
Per gli appartenenti alla "Villa" o "Regola di Castello", come per gli altri vicini della valle, la Comunità di Fiemme nel 1615 rinnova a sua volta il proprio Statuto.
Tanto il "Degano" come il "Regolano", rappresentanti rispettivamente dei due gruppi di cittadini, vengono eletti democraticamente dai capifamiglia.
Tale diversità di appartenenza cessa con le vicende della Rivoluzione Francese e delle guerre napoleoniche, dopo le quali Castello assume l'organizzazione politico-amministrativa ed il nome del "Comune".

Se il nucleo storico di Castello può quindi vantare origini antiche, Molina è invece un paese relativamente recente, sorto ed ingranditosi intorno a due antichi mulini, detti del "Giaco Maros" e del "Ziperian", che si trovavano sul rio Predaia e nei quali si macinava il grano coltivato nella piana di Castello.
Più antico è l'abitato di Predaia: già nel 1314 esisteva infatti la casa abitata dal custode dei cani da caccia del Vicario del Comitato di Castello. Anche i due mulini del "Toneto", siti accanto all'antica e signorile casa dei Saracini di Trento, rimasero sotto la giurisdizione di Castello fino al 1777.

A partire dal XVIII secolo l'abitato di Molina si ingrandisce progressivamente, grazie ad un forte sviluppo del settore artigianale - lavorazione del legno e della creta, che prospera sfruttando l'energia idrica del torrente Avisio, del rio Cadino e del rio Predaia.
Aumentano gli insediamenti di famiglie provenienti da Castello e da altri centri, tanto che all'inizio del nostro secolo, Molina insieme a Predaia e Stramentizzo, arriva ad avere un numero di abitanti superiore all'antica sede di Castello.

Di origini antiche era anche il paese di Stramentizzo. I primi nuclei, i tre masi Ponte, Piazzo e Ronco, risalgono al 1200 circa. Comune autonomo per un certo periodo, nel 1928 Stramentizzo fu aggregato d'imperio al Comune di Castello e nel 1948 fu accolto nel nesso della Comunità di Fiemme.

Il vecchio paese, già parzialmente incendiato e distrutto nel 1945 a causa degli eventi bellici, successivamente ricostruito, venne definitivamente demolito nel 1956 a seguito della costruzione della diga nella "forra dei Camini" che diede origine all'attuale lago artificiale.
Gli abitanti si trasferirono in parte nei centri vicinipublic/doc alcuni vollero ricostruire le loro case in località Scales, dove sorse così il nuovo paese di Stramentizzo.
Nell'anno 1973 il Comune, fino ad allora "Comune di Castello di Fiemme", a seguito di referendum popolare, assume l'attuale denominazione di "Comune di Castello-Molina di Fiemme".