Neheim fand erstmals urkundliche Erwähnung im Jahre 1202. In einer Urkunde des Grafen Gottfried II von Arnsberg wurde ein Hermannus de Nihem mit seinen Söhnen Hermann und Wilhelm, als Zeugen benannt. Am 25. Juli 1358 wurden dem Ort von Graf Gottfried IV. von Arnsbergdie Stadtrechte verliehen. Ab dem 16. Jahrhundert gehörte Hüsten zunächst zum Amt Balve, das nach der Säkularisationallerdings neu gestaltet wurde.
Spätestens im Jahr 1607 formiert sich aus der damaligen Bürgerwehr die Schützenbruderschaft, sie ist heute die älteste Personenvereinigung Neheims. Im Jahre 1807 wurde die Stadt durch einen Brand stark beschädigt. Der Wiederaufbau erfolgte nicht mehr willkürlich, sondern nach einem „Bebauungsplan“ mit geraden Straßen. Als besonders nachteilig für die Stadt stellte sich heraus, dass die im 18. Jahrhundert relativ bedeutende Textilherstellung den industriellen Massenwaren in den ersten Jahrzehnten des 19. Jahrhunderts nicht mehr gewachsen war. Die Folge war eine tiefgreifende Agrarisierung und Verarmung der Stadtbevölkerung. Dies änderte sich seit den 1830er Jahren durch die Ansiedlung erster metallverarbeitender Fabriken.
Im Laufe der Zeit spezialisierten sich die teils einheimischen und teils zugewanderten Unternehmer immer stärker auf die Produktion von (Petroleum) Leuchten und den dazu nötigen Bauteilen. Vor allem nach dem Anschluss an die Eisenbahn (Obere Ruhrtalbahn) in den 1870er Jahren boomte diese Branche. Ausweislich der Reichsstatistik von 1905 war Neheim der Ort mit der dichtesten Konzentration an Stätten der Leuchtenproduktion; die Zahl der in dieser Branche Beschäftigten wurde nur in Berlin übertroffen. Aber unter anderem die Konkurrenz der elektrischen Beleuchtung beendete diese Phase. Die Unternehmer reagierten teilweise bereits vor dem ersten Weltkrieg mit der Umstellung auf die neue Technik.
Die ersten Jahrzehnte der Industrialisierung haben die Stadt nur wenig verändert. Zwar kam es bereits zu Zuwanderungen aus dem Sauerland und den angrenzenden Industriegebieten, aber ein Großteil der Belegschaften waren Einheimische vielfach mit Hausbesitz oder gar einer kleinen Nebenerwerbslandwirtschaft. Dies begann sich seit den 1870er Jahren und insbesondere im letzten Jahrzehnt vor der Jahrhundertwende zu ändern. In diesen Jahrzehnten kam es wie im benachbarten Hüsten vor allem durch Zuwanderung zu einer überdurchschnittlichen Bevölkerungsvermehrung. Zwischen 1870 und 1905 stieg die Bevölkerung jährlich durchschnittlich um 4,13 Prozent an. Damit wuchs die Bevölkerungszahl von 2.947 auf 10.074 Einwohner an. Die Stadt blieb damit statistisch gesehen eine Kleinstadt, war aber, dicht gefolgt von Arnsberg, die größte Gemeinde im kölnischen Sauerland.
Durch die Bevölkerungsentwicklung dehnte sich die Stadt seit den 1870er Jahren über die Grenzen des Plans von 1807 aus. Neue Stadtviertel entstanden. Da Neheim und Hüsten einen gemeinsamen Bahnhof aufwiesen, wu(xx)chsen beide Orte allmählich zusammen. Insbesondere um die Jahrhundertwende war die Stadt wohlhabend genug, um 1902 ein neues Rathaus und 1911 eine neue Kirche (wegen ihrer Dimension „Sauerländer Dom“ genannt) zu bauen. Außerdem machte die Stadtentwicklung eine geordnete Ver- und Entsorgung mit Wasser, Gas und schließlich ab 1896 auch mit elektrischem Strom nötig. Hinzu kamen neue Schulen und andere städtische Einrichtungen.
Mit der Zuwanderung und dem Bevölkerungswachstum änderte sich auch der Charakter der Einwohnerschaft. Gewerblich-agrarische Existenzen spielten nur noch eine untergeordnete Rolle, während die Zahl der besitzlosen Industriearbeiter deutlich anstieg. Dabei zeigten sich in Neheim auch die negativen Seiten der Industrialisierung. Die Zahl der Kost- und Schlafgänger war hoch und zeitweise war Kinderarbeit insbesondere in der heimgewerblichen Montage von Lampenteilen nicht selten.
Trotz der erfolgreichen Umstellung der Produktion auf elektrische Leuchten war die exportabhängige Industrie in Neheim lange vor der vielbeklagten „Globalisierung“ von der weltwirtschaftlichen Entwicklung abhängig und von Konkurrenz bedroht. Bereits in den 1920er Jahren etwa klagten die Neheimer Unternehmer über die steigende japanische Produktion. Daran hat sich auch nach dem Zweiten Weltkrieg kaum etwas geändert. Erlebte die Neheimer Metall- und Leuchtenindustrie in den „Wirtschaftswunderjahren“ noch einmal einen Aufschwung, hatte es die Konsumgüterindustrie in den 1970er und 1980er Jahren schwer, sich den neuen weltwirtschaftlichen Bedingungen anzupassen. Viele Leuchtenfirmen mussten schließen und andere traditionsreiche Unternehmen wanderten in die Gewerbegebiete in den Nachbargemeinden ab. Diese Entwicklung machte auch die Firma Kaiser-Leuchten durch. Gleichwohl blieb Neheim auch weiterhin ein bedeutender Produktionsstandort. Dazu zählen etwa so bekannte Unternehmen wie BJB, Berndes, Umarex, Schroth-Gurte und an der Grenze zu Hüsten Wesco.
Als am 17. Mai 1943, nach einem Bombenangriff, die Staumauer der Möhnetalsperre brach, kam es zu einer Flutwelle von bis zu 12 Meter Höhe im Möhnetal. Von der Flutwelle wurden auch die Gebäude von Neheim in Flussnähe getroffen. Es kam zu massiven Zerstörungen an Gebäude und zu Opfern unter der Zivilbevölkerung.
