Bis zum 13. Jahrhundert wurde der gesamte Siedlungsraum von Altenlotheim, Schmittlotheim und Kirchlotheim als "Lotheim" bezeichnet. Die Erwähnung von "Lotheim" ergibt sich aus einem Katalog der Schenkungen an das Kanonikerstift Hasungen, das 1074 gegründet und 1081 in ein Benediktinerkloster umgewandelt wurde.

Der Name Altenlotheim wurde am 20. Januar 1258 erstmals genannt (verschiedene Quellen geben für die erstmalige Nennnung auch das Jahr 1254 an), als die Brüder Sibodo und Hermann von Itter ihren Lehnsherren, den Grafen von Nassau, den dortigen Zehnten aufließen und baten, ihn dem Kloster Haina zu übertragen.

Der Ort war Mainzisches Lehen der Herren von Itter. Nach Teilung des Oberfürstentums Marburg wurde der nördliche Ort Hessen-Darmstadt (Amt Vöhl) und der südliche Teil Hessen-Kassel (Amt Hessenstein) zugeteilt.

Ab etwa 1650 kam der gesamte Ort zum Amt Vöhl. Mehrere große Brände (1750, 1809 und 1859) zerstörten den Ort. Nach 1859 erfolgte der Aufbau nach einem regelmäßigen Plan. Altenlotheim gehörte im Mittelalter zur Pfarrei der Quernstkirche. Nach der Reformation kam der Ort zur Pfarrei Frankenau, 1665 wurde er Filial von Kirchlotheim.

Heute ist Altenlotheim hauptsächlich Wohngemeinde. Einige landwirtschaftlichen Betriebe und mehrere Gewerbebetriebe stellen die wirtschaftliche Basis der Gemeinde dar.