La présence d'une pierre levée au Petit Hêtre [Aître], au nord de la commune, indique une occupation à l'époque préhistorique, comme c'est aussi le cas dans les communes proches de Dissay-sous-Courcillon, Chahaignes, Lhomme, Lavenay. Dès le Moyen Âge, une partie du territoire, notamment autour de Vauboin [Vaubouin], fut convoitée par différents pouvoirs. En 837, Aldric, évêque du Mans, y aurait entretenu des troupeaux. La villa de Vaubouin (Vallis-Boana in vicaria vedacense) aurait été cédée à la fin du Xe siècle par l'évêque du Mans Sigefroi à l'abbaye bénédictine Saint-Julien de Tours. En 1096 eut lieu un procès entre le chapitre du Mans et l'abbaye bénédictine Saint-Julien de Tours pour cette terre de Vauboin. En 1610, les abbés de Saint-Julien cèdent les dîmes, cens et rentes que l'abbaye avait le droit de prendre dans la paroisse, au curé de Beaumont, Me Marin Barré. La mention d'une église Saint-Pierre à la fin du Xe siècle tout comme l'installation du prieuré simple Sainte-Marie de Vauboin dépendant de l'abbaye bénédictine Saint-Julien de Tours et celle de la petite commanderie de religieux hospitaliers de Saint-Jean de Jérusalem (rattachée à la commanderie d'Artins en 1494) révèlent l'importance des pouvoirs religieux autour de la vallée de la Dême.

La châtellenie de Beaumont-La-Chartre appartenait au prieuré simple Sainte-Marie de Vauboin,(Vaubouin) ; elle détenait la seigneurie de paroisse. Au sud-est du territoire, la seigneurie du Fresne relevait de La Chartre (cf. aveu de 1454 par Jean de Vendôme au comte du Maine) ; elle fut possession des familles alliées Savary, Bonnin de la Bonninière, Juglard et Maupas du XVIe au XIXe siècle. Les connaissances manquent encore sur la seigneurie de la Borde, détenue aux XVIe et XVIIe siècles par la famille Mandat. La petite seigneurie des Hayes fut détenue par les Berziau, également détenteurs de la seigneurie voisine de la Marcellière à Marçon, de celle de la Chenuère à Ruillé[-sur-Loir] et de celle de Courtanvaux à Bessé|[-sur-Braye]. La petite seigneurie de Changé fut détenue par les familles Durand, Lebrun puis Romagnac.

La paroisse de Beaumont-La-Chartre était située dans la province du Maine (bien que quelques cartes peu précises la situent en Touraine). Elle dépendait du diocèse du Mans, du doyenné de Trôo jusqu'en 1640 puis de celui La Chartre. Elle relevait de l'élection de La Flèche dans la Généralité de Tours, et du grenier à sel de Neuvy-le-roi en Touraine. Elle suivait la coutume de Touraine.

Le cadastre napoléonien de 1814 indique que la commune est parcourue par les chemins de La Chartre à Épeigné, la vallée du Fresne à Villedieu, Beaumont-La-Chartre à Villedieu, Beaumont-La-Chartre à La Chartre, la Fontaine à Beaumont-La-Chartre, Beaumont-La-Chartre à Épeigné, la Croix des sept chemins à Beaumont-La-Chartre, le taillis des Grimaux à Beaumont-La-Chartre, Villebourg à Beaumont-La-Chartre (arrivant au sud du bourg), Beaumont-La-Chartre à Neuvy (arrivant du côté de l'église), Beaumont-La-Chartre au Fresne, Marçon à Beaumont-La-Chartre (bordant la commune), la Lande à la Borde-Ricau, le Fresne à Villedieu [vallée du Fresne], les Roches à la Moussardière, Changé au Traquet ; et par la route rectiligne [seconde moitié 18e siècle] de La Chartre à Tours à l'est.

En 1814, trois moulins à eau, dont le bâti subsiste en partie, tournaient sur la Dême : les moulins du Fresne (cf. château du Fresne), de Changé (cf. manoir de Changé) et du bourg (cf. prieuré de Vauboin). La matrice cadastrale indique une tuilerie et un four à chaux aux Mortiers, et recense 108 caves [troglodytiques] imposables.

Dans le deuxième quart du XIXe siècle, Pesche mentionne 12 fermes, 20 bordages et 45 charrues.

En 1882, sont recensés 211 maisons (= habitations), 1 boutique, 108 caves, 1 tuilerie, 3 moulins à eau. En 1896, alors que la population résidente est de 676 personnes, 212 maisons d'habitation sur 222 sont occupées tout ou partie. 194 ont un rez-de-chaussée, 25 un étage. 19 locaux servent d'atelier (principalement), de magasin ou de boutique.

La population s'élevait à 176 feux [766 habitants] en 1761, 200 feux en 1789, 732 habitants en 1791, 813 habitants en 1793. On enregistre le maximum de 972 habitants en 1821, puis le nombre diminue : 695 en 1861, 573 en 1921, 544 en 1946, 379 en 1975...

Les habitants ont longtemps vécu de l'agriculture (froment, seigle, orge, avoine, relevés au XVIIIe siècle par Le Paige), de la culture de la vigne pour le vin, et d'un peu d'élevage. Il y avait des artisans un peu partout dans la paroisse. En 1814, la vigne représentait 103 hectares 53 ares 49 centiares, alors qu'aujourd'hui elle a presque disparu. Beaumont-sur-Dême détient des parcelles de l'appellation d'origine contrôlée (AOC) Coteaux du Loir -décret du 12 mai 1948. A la différence des communes voisines qui fêtent la Saint-Vincent, les viticulteurs de Beaumont ont choisi saint Sébastien pour patron, après la Seconde Guerre mondiale. Aujourd'hui, il subsiste quatre maisons de vigne en très mauvais état, au nord-ouest du territoire.

Par décret du 16 août 1955, Beaumont-La-Chartre prend l'appellation de Beaumont-sur-Dême le 23 août 1955.

Fiefs recensés : Vauboin, la cure, la Borde, le Fresne, les Hayes, Changé, le Pont, Saint-Jean (de Rortre), le Pâtois, la/les Galbrunière(s), la Ceriseraie, le Pressoir...

Le parc du château de la Marcellière situé sur les communes de Beaumont-sur-Dême et Marçon est classé au titre des sites depuis le 24/02/1987.