Die erste schriftliche Erwähnung fand in einer Schenkungsurkunde von 963, in der der Ort als "of demo dinge" benannt wurde. Aus dieser Bezeichnung lässt sich schlussfolgern, dass hier einstmals eine Thingstätte, das heißt, eine germanische Gerichts- und Heeresversammlungsstätte war.

Die St. Martin-Kirche wurde wahrscheinlich Ende des 12. Jahrhunderts erbaut und nach der Mutterkirche in Münstermaifeld benannt. 1200 wurde sie Pfarrkirche. Im Mittelalter entwickelte sich Ochtendung als Sitz eines Landeskapitels zum Mittelpunkt eines großen Kirchesprengels, zu dem 61 Pfarreien im Jahr 1330 gehörten. Die Erzbischöfe von Trier wählten Ochtendung zeitweise zur Sommerresidenz und hatten hier eine Vogtei. Auch der Deutsche Orden, die Abtei Maria Laach und zahlreiche Klöster hatten ihren Sitz in Ochtendung.

Jahrhundertelang war Ochtendung landwirtschaftlich geprägt. Erst nach dem Ende des Zweiten Weltkriegs erfuhr der Abbau von Bims- und Lava in der Region einen wirtschaftlichen Aufschwung – begünstigt durch den Standort mit unmittelbarem Anschluss an die Autobahnen A 61 Köln-Ludwigshafen und A 48 Trier-Koblenz.

Eine Sensation ist der Fund, den Dr. Axel von Berg vom Landesamt für Denkmalpflege, machte. In einer Kraterfüllung des Wannenvulkans, nördlich von Ochtendung, fand er im Frühjahr 1997 das gut erhaltene Schädeldach eines Neandertalers. Aufgrund der Morphologie sowie des Fundorts kann das Schädeldach als Altmenschenrest den frühen Neandertalern der Zeit um 150.000 vor Christus zugewiesen werden. Dem Fund von Ochtendung kommt in Fachkreisen große Bedeutung zu.

Die erfolgreiche Dorferneuerung, Ausweisung und Realisierung großer Wohn- und Gewerbegebiete, sowie der Bau des Jakob-Vogt-Stadions (2003) und der Kulturhalle (2006) haben Ochtendung in eine moderne und attraktive Gemeinde verwandelt, zu der heute rund 5.400 Einwohner zählen.