Vēsture Senākie zināmie dati par Cesvaines apkārtnes apdzīvotību attiecināmi uz vidējo neolītu, kad saskaņā ar arheoloģiskās izpētes datiem cilvēki dzīvoja pie Mazā Virānes ezera, savukārt akmens cirvji atrasti citur pagasta teritorijā – bijušajā Grašu pagastā.
Mūsdienu pagasta teritorija apdzīvota arī dzelzs laikmetā. Vairāk liecību arheoloģiskajos izrakumos iegūts par senāko dzelzs laikmetu, kad bijis apdzīvots Cesvaines pilskalns jeb Baronkalns, laikmetam raksturīgi apbedījumi (akmeņu krakāli) atrasti Alsupes silā (kādreizējā Kraukļu pagastā). Kā konstatēts pēc atradumiem, etniski te sajaukušies balti un Baltijas somi, piemēram, pilskalnu kopš 6.–7. gs. apdzīvojuši latgaļi, uz ziemeļiem no Cesvaines mituši Baltijas somi, arī sēļi. Livonijas laika atradumi liecina par lībiešu ieplūšanu apvidū, savukārt zviedru laiku (17. gs.) atradumi – par plašu teritorijas apdzīvotību.
Apvidū ir daudz senvietu – apmetņu, senkapu, atsevišķu apbedījumu u. c. savrupatradumu vietu, kas pētītas un saglabātas, bet daļa nopostītas, būvējot infrastruktūras objektus.
Cesvaines pagasta teritorija veidojusies ilgākā laika periodā, aptverot kādreizējo muižu – Cesvaines (Seβwegen) ar Ķinderu pusmuižu, Apeltienas (Appelthen), Grašu (Geistershof), Kārklu (Neu-Geistershof), Kārzdabas (Kerstenbehm), Kraukļu (Grawendahl) – zemes, kā arī daļu Cesvaines draudzes teritorijas. Aktīvāka relatīvi patstāvīgu, no muižām neatkarīgu mazo pagastu izveide notika pēc 1866. gada, kad tika pieņemts Baltijas pagastu likums. Tādēļ pamazām tika dibināti pagasti: Cesvaines, Grašu, Kārzdabas, Kraukļu, Oļu-Apeltienas (pēc 1925. gada Oļu). Līdz 1924. gadam tie ietilpa Cēsu apriņķī, pēc tam Madonas apriņķī.
1920. gada agrārajā reformā Cesvaines muiža un Ķinderu pusmuiža tika sadalīta 155 vienībās, Grašu muiža – 57, Kraukļu muiža – 97 vienībās. Kārzdaba bija kroņa jeb valsts muiža. 1927. gadā pagasta teritorijā kopumā bija apmēram 400 vecsaimniecības, apmēram 300 jaunsaimniecības un 65–70 amatnieku saimniecības, Cesvaines pagasta īpašumā bija bijušais Šļākas krogs, pagasta nams, divi skolas nami un nespējnieku patversme “Āriņās”.
Padomju okupācijas laikā pagasta teritorijā tika veikta vairākkārtēja struktūru izveidošana, likvidēšana un apvienošana. 1945. gadā tika izveidoti Aizkujas, Cesvaines, Grašu, Kārklu, Kārzdabas, Kraukļu, Oļu ciemi un atbilstīgās ciema padomes. 1947. gadā teritorija tika iekļauta Gulbenes apriņķī. 1949. gadā likvidēts Cesvaines, Kārzdabas, Kraukļu, Grašu un Oļu pagasts, nodibināts lauksaimniecības artelis “Miers”. 1950. gadā izveidots Cesvaines rajons un Cesvaines strādnieku ciemats, savukārt Cesvaines ciems pievienots Aizkujas ciemam. Nodibināti vairāki mazi kolhozi, bet pēc apvienošanas pastāvēja divas lielas saimniecības: padomju saimniecība “Cesvaine” (dibināta 1956. gadā), vēlāk valsts šķirnes lopu audzētavas (VŠLA) “Cesvaine”, un kolhozs “Miers” Kraukļos (abas apvienotas 1974. gadā). 1992. gadā VŠLA pārveidota par paju sabiedrību un 2000. gadā likvidēta. 1954. gadā Kārkli pievienoti Kraukļiem, Kārzdaba – Grašiem. 1956. gadā likvidēts Cesvaines rajons, bet 1957. gadā likvidēts Aizkujas ciems, teritorija daļēji pievienota Cesvaines strādnieku ciematam, izveidojot Cesvaines lauku teritoriju. 1961. gadā Graši pievienoti Cesvaines lauku teritorijai, tā pārdēvēta par Cesvaines pilsētciematu, likvidētā Aizkujas ciema kolhoza “Stars” teritorija pievienota Sarkaņu ciemam. 1975. gadā Kraukļu ciems pievienots Cesvaines lauku teritorijai. Rezultātā zaudēta daļa vēsturiskā Cesvaines pagasta un daļa Oļu pagasta teritorijas.
Visos pagastos no 19. gs. beigām līdz padomju okupācijai 20. gs. 40. gados darbojās sabiedriskās organizācijas, visaktīvāk no 1918. līdz 1940. gadam, piemēram, līdzās lauksaimnieku, piensaimnieku, savstarpējās apdrošināšanas, meliorācijas, mednieku, mazpulku, aizsargu u. c. organizācijām darbojās Oļu-Apeltienes viesīgā biedrība (1887–1939), Kārzdabas–Apeltienes mūzikas palīdzības biedrība (1907–1916), Apvienotā Cesvaines–Grašu–Kārzdabas kultūras veicināšanas biedrība (1921–?), Cesvaines–Grašu–Kārzdabas–Oļu–Patkules pašvaldību veselības aizsardzības savienība (?–1941), kā arī valsts mēroga organizācijas, piemēram, Latviešu jaunatnes savienības, Latvijas kultūras veicināšanas biedrības, Latvijas pretalkohola biedrības u. c. nodaļas un Brīvības pieminekļa pagastu komitejas (Cesvaines, Grašu, Kārzdabas, Kraukļu, Oļu). Kultūras veicināšanas biedrībai bija savs nams un bibliotēka pārbūvētajā Šļākas kroga daļā. Padomju okupācijas laikā Grašos, Kraukļos, Kārzdabā darbojās klubi un bibliotēkas.
1991. gadā, kad Cesvaine ieguva pilsētas tiesības, pagasta teritorija bija pilsētas lauku teritorija, kas 2010. gadā pārdēvēta par Cesvaines pagastu; 2009.–2021. gadā teritorija ietilpa Cesvaines novadā.