Il toponimo rimanda al latino vineola ovvero piccola vigna, a indicare la coltivazione della vite.
Il primo documento che parla del luogo risale al 826, quando, a seguito di una permuta, l'abate del Monastero di Nonantola otteneva la basilica di S. Maria in Tortiliano (località di Vignola) e il borgo posto in loco viniole ad saxo, dove successivamente venne edificato il famoso castello. Si ignora la sua data di costruzione, che un’antica tradizione vuole edificato da S. Anselmo intorno all'anno 800 a difesa dei beni del monastero della zona, comunque nel X secolo era soggetto al Vescovo di Modena e nel 1227 divenne proprietà del Comune di Modena. La forma attuale è dovuta ai lavori che tra il 1401 e il 1435 fece fare Ugoccione Contrari, feudatario di Vignola, quando costruì una nuova cinta difensiva, aprì cannoniere e feritoie, coprì i camminamenti di ronda con tetti e in più affrescò molte delle sale interne.
La chiesa dei ss. Nazario e Celso costruita nel XIII secolo nelle vicinanze del castello, nel 1414 venne spostata nel luogo attuale e nel 1685 fu ampliata; la facciata venne rifatta nel XIX secolo.
Vignola era anche il punto di passaggio del fiume Panaro della via Claudia (strada romana) e questo avveniva nei pressi dell'antica pieve, nei pressi dell'attuale ponte Muratori.