L’histoire de la commune commence au Néolithique. De cette période datent des haches polies et au Moulin Piau se dresse le dolmen de la Pierre Couverte.
À la Haute–Ronde, des fouilles menées au XIXème siècle, révèlent quantité de squelettes d'hommes et de chevaux datant de la période gallo-romaine. C’est vraisemblablement le lieu d'une bataille entre gaulois et romains lors de la conquête du territoire andécave par les troupes de l’empereur César. À noter, les fouilles et découvertes similaires sur la commune voisine de Louerre où l’on situe alors la résistance de Dumnacus, chef des Andes, face aux légions romaines.
Le domaine fertile de Chemellier serait une dépendance de la villa agraire gallo-romaine de Saint-Rémy-la-Varenne, le tout rattaché au Comté d’Anjou jusqu’à la fin du Xème siècle. Les archives mentionnent La Curtis Chamilcheriacus, déclinaison latine qui serait à l’origine du nom de Chemellier. Par acte du comte Geoffroy de Grisegonelle, la villa et ses prairies sont données par indivision à la fois aux moines de l’Abbaye Saint-Aubin et aux chanoines du Chapitre Saint-Lézin, deux communautés situées à Angers.