In Wurmlingen befinden sich die Reste eines römischen Gutshofes sowie eines Römischen Bades. Zur Zeit der Völkerwanderung verwendeten die Alamannen dieses Bad in Verbindung mit einem Holzhaus, eine der seltenen gezielten Nutzungen römischer Einrichtungen durch die Germanen. Die Reste des Badgebäudes sind unter einem Schutzhaus erhalten.
Der heutige Ort Wurmlingen wurde am 30. März 797 erstmals urkundlich in einer Schenkungsurkunde des Klosters St. Gallen als Wurmeringa erwähnt. Der Name geht auf den Eigennamen Wurmhari oder Wurmheri zurück (vgl. -ingen).
Während der Frühen Neuzeit war Wurmlingen zentraler Ort der Herrschaft Konzenberg (vgl. Burg Konzenberg), welches im Besitz des Domkapitels des Bistums Konstanz war und neben Wurmlingen noch einige benachbarte Dörfer umfasste. Diese Jahrhunderte währende Zugehörigkeit zum Domkapitel prägt bis heute das Ortsbild mit seinem Schloß und der klassizistischen Sankt-Gallus-Kirche neben den einfachen alten, längst als reine Wohnhäuser genutzten Bauernhäusern. 1803 fiel Wurmlingen mit Konzenberg an Baden, 1806 dann an Württemberg, mit der Verwaltung durch das Oberamt Tuttlingen.
Der bäuerliche Charakter blieb bis zur Wende zum 20. Jahrhundert erhalten. Durch das starke Wachstums der Leder verarbeitenden und medizintechnischen Industrie im nahen Tuttlingen seit der Fertigstellung der Bahnstrecke Stuttgart-Tuttlingen-Singen fanden viele Einwohner dort eine Arbeitsstelle. Nennenswerte Industrie entwickelte sich in Wurmlingen selbst erst nach Ende des Zweiten Weltkriegs meist aus klein-handwerklichen Wurzeln (graphische Geräte, Papier verarbeitende Industrie, Medizintechnik, KFZ-Zulieferer).
In der Zeit der baden-württembergischen Gebietsreform (Anfang der 1970er Jahre) konnte Wurmlingen seine Selbständigkeit erhalten. Die günstige Lage am Rand der prosperierenden Industriestadt Tuttlingen und das Wachstum der ansässigen Industriebetriebe ermöglichte der Gemeinde Wurmlingen fortan eine gedeihliche Entwicklung bei minimaler Pro-Kopf-Verschuldung. Seit 2002 ist die Gemeinde schuldenfrei.