L’histoire du nom de Pleumartin est indissociable de celle de la seigneurie de plain martin, on trouve mention de cette dernière dans une charte du Cartulaire de la Merci-Dieu, datée de janvier 1256. A travers la donation faite aux religieux par Josserand l’Ane de terrages, on apprend que celui-ci possédait des terres près de Pleumartin « omnia terragia quam habebat apud Plain martin. ».
Au XIV e siècle, J. Froissart, dans ses chroniques écrites, évoque une certaine « dame de Plainmartin ». Il s’agit de Jeanne d’ANGLE(S), mariée en 1335 à Guichard d’ANGLE(S), chevalier , comte de Huntingdon, seigneur de Pleumartin, de Château-Larcher et de Rochefort. Durant la captivité de son époux en Espagne, elle vint à Poitiers en 1373, et implora le duc de Berry contre les ravages causés dans ses terres par les bandes de Duguesclin, afin d’obtenir une sauvegarde pour ses domaines: « Tant s’exploita la dame de Plainmartin que elle vint en la cité de Poitiers où elle trouva le duc de Berry. Si eut accès de parler à lui, car le duc la reçut moult doucement, ainsi que bien le sçut faire. La dame se voult mettre en genoux devant lui, mais il ne le voult mie consentir. La dame commença la parole, et dit ainsi : « Monseigneur, vous savez que je suis une seule femme, à point de fait ni de deffense, et veuve de vif mari, s’il plaît à Dieu, car monseigneur Guichart gît prisonnier en Espaigne ens ès dangers du roi d’Espaigne. Si vous voudrois prier en humilité que vous me fissiez telle grâce que, tant que monseigneur sera prisonnier, mon châtel, ma terre, mon corps, mes biens et mes gens puissent demeurer en paix, parmi tant que nous ne ferons point de guerre et ou ne nous en fera point aussi. » in Jean Froissart Les Chroniques de Sire Jean Froissart Texte établi par J. A. C. Buchon, 1835 (I, p. 665-666).
Par la suite au XVIIIe et XIX siècles, on utilise le terme de Plumartin ou Pleumartin dans les différents types d’actes ou archives consultés. En l’absence de certitudes sur l’évolution du nom de la commune en Pleumartin , on peut constater que son son État du Poitou sous Louis XIV dressé Charles Colbert de Croissy, ce dernier emploie » Que le lieutenant de V. M. dans le Haut-Poitou est le sr marquis de PLEUMARTIN, qui a été pourvu de cette charge par là démission de M. le marquis de La Rocheposay, son beau-père ; il est fort estimé et aimé ».
Après la Révolution, Pleumartin devient le chef-lieu de canton en 1790 avec Crémille (rattaché à Pleumartin par la suite), Cenan (rattaché à La Puye), La Chapelle-Roux (rattaché à Chenevelles), Leigné-les-Bois, La Puye et Sainte-Radegonde-en-Gâtine (maintenant dans le canton de Chauvigny). La circonscription est modifiée en 1801.
La commune est Chef-lieu de canton jusqu’ en 2015. Avec la réforme territoriale (décret n° 2014-264 du 26 février 2014), elle intègre le canton de Châtellerault-3 (N°4) du département de la Vienne. Elle rejoint également l’agglomération de Grand Châtellerault le 1er janvier 2017.
