Se, non avendo alcuna testimonianza diretta della presenza dell'uomo nella nostra zona, per le età preistoriche non possiamo che fare delle ipotesi e per l'età preromana supporre che anche questo territorio appartenesse ai Galli Senoni, per l'età romana abbiamo invece dovizia di informazioni ad iniziare dalle prime fasi della romanizzazione delle Marche. Già infatti nel III sec. A.C., in seguito alla Lex Flaminia de agro Gallico et Piceno vintim dividundo del 232 a.C. sulla riva destra del cesano, nella località oggi chiamata Pian Volpello sorge una praefectura, cioè un centro dove era amministrata la giustizia. E' da questo primo nucleo che nella seconda metà del primo sec. A.C. nasce e si sviluppa la città romana di Suasa che, dopo aver conosciuto nel I e II sec. D.C. il momento di maggior ricchezza, conoscerà un lento declino, fino a venire del tutto abbandonata nel VI sec. d.C.Di questa città sorta lungo la strada diretta verso la costa, gli scavi hanno evidenziato diverse strutture tra cui una grande casa patrizia (la domus dei Coiedii) e l'anfiteatro, uno dei più grandi dell'Italia centrale (96 x 76 m) e che proprio per questo doveva servire un ampio comprensorio e non solo Suasa.

Dopo il declino dovuto alla crisi economica e demografica tardo imperiale, la città viene abbandonata nel VI secolo anche a causa della guerra Greco-Gotica. Per sfuggire alla guerra, parte degli abitanti si rifugia nella fortezza di Conocla, primo nucleo dell'attuale Castelleone.
Nel VIII secolo viene donata alla Chiesa; nel 1102 diviene possedimento dell'Abbazzia di Fonte Avellana, che la cede poi all'Abbazzia di San Lorenzo in Campo. Durante le lotte tra Guelfi e Ghibellini Conocla, accoglie gli scampati dei castelli limitrofi, estende la sua cinta muraria, e verso la metà del XIII sec. cambia il suo nome in Castel Leone. Nei secoli XIII e XVI appartiene ai conti Brunforte; dal 1386 al 1493 è possedimento dei conti Castracane; in seguito, sino al 1631 è proprietà dei duchi Della Rovere di Urbino. Nel 1695 la santa Sede affida Castelleone di Suasa al cardinale Francesco dè Medici. Dal 1860 entra nel Regno d'Italia con l'attuale denominazione di Castelleone di Suasa.

Il centro storico di Castelleone di Suasa presenta una pianta a conformazione di derivazione medievale, racchiuso da alte e solide mura comprendenti la rocca, il castello, la chiesa parrocchiale, il rinascimentale palazzo Della Rovere e la piazzaetta che si aprono su scorci suggestivi della vallata del Cesano. Particolarmente interessante la tessitura urbanistica del centro che presenta una ordinatura fitta ed articolata di vicoli, strade e piazze all'interno delle mura castellane. Caratteristico è anche il percorso urbano di corso Marconi che unisce il centro dell'abitato con due file di case a schiera, definito su di un lato da un lungo portico e, sullo sfondo, la facciata del SS. Crocefisso, meglio noto come S.Francesco, con l'annesso monastero dei Frati Minimi ora sede municipale. La facciata è ingentilita da forme geometriche a rilievo o nicchie con sobri giochi di luce e ombre; all'interno S.Antonio Abate XVII sec. L'antichissima chiesa parrocchiale del XVI sec., posta all'interno della cerchia muraria medievale, è intitolata ai SS. Apostoli Pietro e Paolo. Ampliata a più riprese conserva il tempietto di San Pietro Martire. Ex chiesa di S.Antonio con all'interno affrecso del 400 circa. Noitevole il palazzo Della Rovere in stile rinascimentale con portale del cinquecento: conserva testimonianze archeologiche dell'antica Suasa ed un asrtistico pozzo nel cortile interno. In questo monumentale edeficio è vissuta l'ultima duchessa d'Urbino Livia della Rovere, che vi morì nel luglio del 1641. A lei si deve la creazione di uno dei primi Monti di Pietà di cui, ancora oggi si conserva l'immagine che ne indicava la collocazione. Il Palazzo della Rovere è sede del Museo Civico Archeologico "A. Casagrande".