Will man zurück zu den geschichtlich faßbaren Anfängen menschlicher Siedlungen im Gebiet der heutigen Gemeinde Obermarchtal, so führt einen die Spurensuche über die B 311 Richtung Reutlingendorf. Dort finden sich im Flurstück "Langhau" eine trapezförmige keltische Viereckschanze, sowie über 95 hallstattzeitliche Grabhügel. Grabungen in den Jahren 1909 und 1928 ergaben, daß diese Siedlungsreste rund 2600 Jahre alt sind. Über das Schicksal der Menschen damals wissen wir nichts weiteres, und das Dunkel einer quellenlosen Zeit bedeckt auch die folgenden Jahrhunderte bis hinein in das Mittelalter.

Dann aber, im 8. Jahrhundert, beginnt die eigentliche Marchtaler Geschichte. Die im Zuge der Völkerwanderung in Süddeutschland seßhaft gewordenen Germanenstämme unterteilten ihre Gebiete in Gaue, von denen im 7./8. Jahrhundert mehrere im Raum Marchtal aneinandergrenzten und sich teilweise überschnitten. Zu einem dieser Gaue, der Folcholtsbaar, gehörte auch Marchcthala, bzw. Marchotala, Marahtale, Marhtale. Dieser damals erstmals auftauchende Ortsname deutet in allen seinen verschiedenen Schreibweisen auf einen Flurnamen hin, der sich vom alamanischen "marah" = Pferd, Streitroß ableitet. So entstand der Name Marchtal vermutlich aufgrund einer "Siedlung im/beim Pferdetal", wobei man wohl an das Donautal zu denken hat.

Spätestens in dieser Zeit entstand auf einem Felsen über der Donau die "Altenburg", von der aus Halaholf und seine Gemalin Hildiberg ein "monasterium in Marhctala" gründeten: das erste Marchtaler Kloster. Im Jahre 776 n. Chr. übertrug deren Sohn Graf Agylolf das Kloster in Marchtal der mächtigen Benediktinerabtei St. Gallen. Diese Zustiftung ist in den Annalen des Klosters St. Gallen in einer Urkunde erhalten, die damit die erst schriftliche Bestätigung des Ortes Marchtal darstellt.

Sehr schnell jedoch fiel auch dieses Kloster in das Dunkel der Geschichte zurück. An seiner Stelle entstand - gegenüber der Altenburg - eine neue und größere Burganlage, die im 10. Jahrhundert im Besitz der Herzöge von Schwaben war. Im Burgbezirk errichtete Herzog Hermann II. vor 993 n. Chr. ein den Aposteln Petrus und Paulus geweihtes Kanonikerstift. Außerhalb der Burganlage ließ er eine Pfarrkirche (die heutige "Dorfkirche") erbauen, die am 11. Februar 998 geweiht wurde.

Nachdem das Kanonikerstift aufgrund politischer Zeitläufe und häufigem Wechsel der es tragenden Adelsfamilien immer mehr niederging und seine Aufgaben vernachlässigte, erfolgte 1171 durch Pfalzgraf Hugo von Tübingen die dritte Marchtaler Klostergründung. Er rief aus Rot a. d. Rot 12 Prämonstratenser-Chorherren und eine Gruppe Chorfrauen herbei und gründete mit ihrer Hilfe das dann bis 1802 bestehende Prämonstratenserstift Marchtal. Das Frauenkloster wurde 1273 aufgelöst. Auf dem Gebiet vor der Burg und dem Kloster entstand im Lauf der Zeiten eine Siedlung, die zur Unterscheidung vom Stift Marchtal "Obermarchtal" genannt wurde. Die weiter donauabwärts gelegene Siedlung erhielt den Namen „Untermarchtal“.

1899 erfolgte die Gründung des Darlehenskassenvereins, und so endete ein auch für das kleine Dorf an der Donau sehr bewegtes und uralte Strukturen veränderndes Jahrhundert.Diese Dynamik der Veränderung hielt auch im 20. Jahrhundert an und beschleunigte sich in den letzten 2 Jahrzehnten rasant. Die prägenden Ereignisse waren die Katastrophen der beiden Weltkriege und die durch sie hervorgerufenen politischen und sozialen Verwerfungen und wirtschaftlichen Umbrüche. All dies machte auch vor Obermarchtal nicht halt: Die Kriege forderten ihren Blutzoll in der hiesigen Bevölkerung, Einquartierungen und Lazarette bestimmten über Jahre das Bild der Klosteranlage, über 4000 Verwundete wurden hier  gesundgepflegt oder in den Tod begleitet.

Das markanteste Ereignis zwischen den Kriegen war der Einzug der Schwestern von der Heimsuchung Mariae in die Klosteranlage am 10. Oktober 1919. Nun war wieder klösterliches Leben an alter Stätte. Es dauerte bis in den Herbst 1997. Der Wegzug der Schwestern nach Untermarchtal beendete (vorläufig) das letzte Kapitel der Kloster-geschichte des Ortes. Die von den Schwestern 1920 eröffnete Mädchenschule hat noch heute als Katholische Freie Franz-von-Sales-Realschule Bestand und bietet für über 500 Mädchen schulische Heimat und moderne Mädchenpädagogik.Nach dem Ende des 2. Weltkrieges und überstandenen schweren Nachkriegsjahren machte sich das „Wirtschaftswunder“ der Adenauer-Aera auch in Obermarchtal bemerkbar: 1957 wurde eine neue Wasserversorgung in Betrieb genommen, Ende der 50er Jahre wurden die Ortsstraßen ausgebaut und geteert, 1967 konnte der neu errichtete Kindergarten, der 1998 erweitert und modernisiert wurde, eröffnet werden und 1976 feierte die Gemeinde die Einweihung der neuen Turnhalle.