Úplně první prokázaná existence tohoto území se může datovat do doby před 6000 lety, do doby mladší doby kamenné, kdy se zde usídlili první zemědělci. V pozdní době kamenné asi před 5000 lety pronikla na Plzeňsko nová společnost z povodí řeky Cham v Bavorsku (odtud kultura chamska). Tito lidé se patrně cítili ohrožení, neboť svá sídla stavěli na nepřístupných kopcích. K většímu osídlení dochází v době bronzové před 3500 lety. Byla to mohylová kultura, zabývající se převážně pastevectvím a méně zemědělstvím. Mohyloví lidé byli přemoženi počátkem doby železné vojenskými bojovými družinami, spjatými s vyspělou kulturou byzantskou. Převaha spočívala ve znalosti zpracování železa a chovu koní k válečným účelům. Existují doklady i o kultuře keltské a germánské, ale v menším rozsahu. Rozhraní 8. a 9. století se může považovat za ukončení první fáze kolonizace zdejšího kraje, a to osídlením novým etnikem – Slovany.
Název obce se v průběhu své existence nijak vážně neměnil a měl následující podobu: Chlumczany (1379), in Chlumpczanech (1416), na Chlumčanech (1615), Chlumcžany (1654). V České republice je shodně pojmenována obec v okrese Louny. Jazykovědci vykládají význam názvu obce dvojím způsobem. Buď jako ves Chlumčanů, to je obyvatelů Chlumce, nebo jako chlumčanů, to je lidí bydlících na chlumci nebo u chlumce. Chlumec bylo pojmenování pro návrší s dlouhým táhlým hřebenem. Ale říká se tak i horám jiného tvaru, třeba i homolovitého.
První známka o obci je z roku 1379. Prvními držiteli Chlumčan byli vladykové bratři Petr a Racek z Přestavlk, kteří zde prokazatelně sídlili již v I. polovině 13. století. Ze záznamů se můžeme dozvědět o dalších příslušnících tohoto rodu, avšak není známo konkrétních příbuzenských poměrů.
V období husitských bouří, jako naprostá většina příslušníků drobné i vyšší šlechty na Plzeňsku, stáli chlumčanští na straně katolické a pomáhali promonstrátskému klášteru v Chotěšově. Po dobytí kláštera v Chotěšově husité vyplenili okolní zboží kláštera včetně Chlumčan. Někteří autoři udávají, že v této době zaniklo v okolí Chlumčan mnoho osad, avšak není vyloučeno, že řada osad zanikla z hospodářských důvodů. Např. nejbližší ves Háj či Háje prokazatelně existovala v roce 1359 a s ní nejméně tři dvorce – Vavřincův, Klementův a Příbkův. Další zaniklou vesnicí byla Vobanov a Vícov. Chlumčany v této době měly 180 až 220 stálých obyvatel.
Po Rackovi z Přestavlk vládl od roku 1434 v Chlumčanech jeho syn Jan s manželkou Markétou. Ta byla držitelkou neobvyklého erbu, na zlatém štítě byla vyobrazena černá hlava osla. Byl to znak rodu ze Lnářů a Kasejovic, přízeň rodu Frymburků. Jeden jejich syn, Petr, získal od Petra ze Štemberka hrad Buben u města Touškova. Hrad Buben pak převzal jeho bratr Vilém. Chlumčany zdědil další z bratrů, Rous, který zemřel před rokem 1468. Jelikož jeho syn Markvart byl nezletilý, ujal se Chlumčan jeho poručník, strýc Vilém. Markvart se vlády v Chlumčanech ujal někdy kolem roku 1495. Postoupil je Matoušovi z Domaslavi, který se poprvé připomíná roku 1501. Matouš byl královským velmi vzdělaným úředníkem, který sestavil regestra výsad a listin království Českého. Úřadoval v Chlumčanech v roce 1505, poručnicí nezletilých sirotků ustanovil svoji manželku, která žila na chlumčanské tvrzi až do smrti. Před polovinou 16. století drželi Chlumčany Matoušovi synové Zikmund a Jan z Domaslavi. Dalším držitelem vesnice se stal v roce 1560 Jan Příchovský z Příchovic na Smržovicích a Dobříkově. Ten ji obratem nechal přepsat na svého syna Drslava. Za nevyjasněných okolností se zde vystřídala ještě celá řada příslušníků rodu Příchovických a v roce 1592 polovinu obce prodala Alžběta Chanovská z Příchovic Janu Vidršperkarovi z Vidršperka. Druhou polovinu vlastnil Jan Vlasatý z Domaslavi. Posledními vlastníky této poloviny byli jeho synové Tobiáš a Volf, kteří ji prodali Janu Vidršperkarovi. Ten celou obec v roce 1602 prodal Mikuláši Vratislavovi z Mitrovic. Zatímco Vidršperkarové drželi Chlumčany jen několik let, Vratislavové z Mitrovic zde vládli celé století. Protož se v roce 1618 Mikuláš Vratislav postavil na stranu českých stavů proti císaři Ferdinandovi, byl mu zkonfiskován veškerý majetek včetně Chlumčan. Avšak o deset let později, v roce 1628 my byla ves vrácena. Nebylo to z důvodu císařské milosti, nýbrž proto, že komise shledala, že zadluženost vsi je vyšší než její hodnota.
V těchto letech celou zemí zmítala třicetiletá válka. Obyvatelé Chlumčan prožívali nejtěžší období v celé historii obce. Nejenže pro obec byly nejvážnější hrozbou drancující vpády Švédů, ale vojáci sem zavlekli mor, který opakovaně řádil v letech 1633 a 1634. Během této doby zemřela více než čtvrtina obyvatel. Další epidemie moru zde byla v roce 1648. Mnoho gruntů, chalup a městských domů zůstalo opuštěných, a tak vrchnost na ně zvala nové obyvatele, převážně z Německa. Nově příchozí tak posílili již existující německou menšinu na Dobřansku a během jedné generace došlo k významné germanizaci tohoto regionu.
Třicetiletá válka měla za následek, že po roce 1654 byly Chlumčany z hospodářského důvodu sloučeny s Dnešicemi. Po smrti Diviše Vratislava z Mitrovic zdědil spojené obce a Mirošov jeho syn Adam František. Ten je pak předal roku 1699 svému synovi Janu Antonínovi, který o dva roky později obdržel hraběcí titul. Roku 1701 byly obce postoupeny Adamovi Jindřichovi ze Steinau, generálovi ve službách Benátské republiky. Adam Jindřich byl vlastníkem jen do roku 1712, kdy je prodal Ferdinandovi Matějovi z Morzinu. Hospodářské aktivity Ferdinanda Matěje z Morzinu vyžadovaly značné finanční prostředky. Sjednotil a utužil povinnosti poddaných a nevynechal jedinou příležitost jak rozmnožit své příjmy. Vítaným zdrojem pro něj byla skutečnost, že chalupníci v Chlumčanech nedrží své grunty dědičným právem, jak bylo jinde zvykem. Proto jim začal toto právo prodávat.
Vedle této povinnosti byli poddaní nuceni vykonávat robotu na panském, odevzdávat naturální dávky a desátky, platit činže a další poplatky. Chlumčany se tím dostaly na mnoho desetiletí do stavu stagnace, až do doby reforem Františka Josefa. Dalším držitelem Chlumčan po Ferdinandu Maximiliánu Františkovi z Morzinu se stal jeho syn Karel Josef, ale ten se nevěnoval tolik hospodářskému rozvoji jako otec.
Od 70. let 18. století Chlumčany prožívaly etapu prudkého rozvoje. Tento vzestup neovlivnil ani další majitel panství Karel Bedřich, říšský hrabě z Hatzfeldu a Gleichenu, pánu z Wittenberku, rytíř zlatého rouna a velkokříže řádů sv. Štěpána, císařský tajný rada a řídící státní ministr vnitra. Koupě tohoto panství bylo výhodné uložení peněz nového majitele, neboť přes řadu titulů a zřejmě skutečného vlivu v zemi, nedošlo na panství k žádné významné změně. V roce 1794 panství prodal Hugo Damianovi, hraběti ze Schönbornu. Ti zůstali posledními šlechtickými majiteli Chlumčan až do 20. století. Statistický přehled z roku 1918 vypovídá, že v Chlumčanech bylo pouze 9 osob s pevným platem, 4 státní zaměstnanci, 45 soukromníků a 851 dělníků a ostatních. V roce 1921 došlo v obci k prvnímu poválečnému sčítání obyvatel. Celkem v obci žilo 1331 lidí.
K 1.1.2019 v Chlumčanech trvale žije 2328 obyvatel.