La sfârșitul secolului al XIX-lea, comuna nu exista, satul Costești (cu părțile Costeștii Răzășești și Costești-Sturdza) făcând parte din comuna Ruginoasa din județul Suceava. Anuarul Socec din 1925 consemnează apariția comunei în plasa Lespezi a aceluiași județ, având 1452 de locuitori în satele Cornești, Costești, Giurgești, Petrișu de Jos și Petrișu de Sus. În 1931, comuna a fost desființată, satele ei revenind la comuna Ruginoasa (acum din județul Baia), dar a fost reînființată la scurt timp după aceea.

În 1950 a fost transferată raionului Târgu Frumos și apoi (după 1956) raionului Pașcani din regiunea Iași. În 1968, comuna Costești a fost din nou desființată, satele ei trecând la comuna suburbană Târgu Frumos a orașului Târgu Frumos; tot atunci, satul Pietrișu a fost desființat și comasat cu satul Costești. În 1968, comuna Târgu Frumos a fost subordonată direct județului Iași, întrucât s-a renunțat la conceptul de comună suburbană. Comuna Costești a fost reînființată, în alcătuirea actuală, în anul 2004.