Возник в 1890 году как посёлок при станции Костерёво; название станция получила по фамилии владельцев Миттеровского стекольного завода братьев Н. и И. Костерёвых.
С 1939 года Костерёво — посёлок городского типа при катушечно-челночном комбинате (с декабря 1972 года — комбинат технических пластмассовых изделий им. Коминтерна). Благодаря успешному развитию предприятия расширялась и социальная инфраструктура — в Костерёве появились первые в Петушинском районе спортивный зал, плавательный бассейн.