La denominación actual, procede del nombre del caballero que repobló el lugar, entre 1028 y 1035, un personaje vasco-navarro llamado, Ximeno Azenares^[1]​ y que al castro sobre el que se asentaba el pueblo, le añadió su nombre de pila, pasando a ser en esa época de la Baja Edad Media y hasta principios del siglo XIX Castro Ximeno o Castroximeno dependiendo de quién lo escriba, en 1829 aparece ya como Castro Jimeno y posteriormente y hasta la actualidad Castrojimeno.

La pronunciación en castellano medieval es como actualmente se pronuncia la «X» pasando a pronunciarse como «J» en el castellano medio, y posteriormente a finales del siglo XVIII pasa a escribirse «J» como actualmente se escribe y pronuncia en castellano moderno.

En la Edad Media, el municipio de Castrojimeno se repobló por el concejo de Sepúlveda durante la Reconquista, perteneciendo a la Comunidad de Villa y Tierra de Sepúlveda, en la que se encuadra dentro del Ochavo de Pedrizas y Valdenavares.^[2]​

En 1558, el rey Felipe II, a causa de los onerosos gastos de su política exterior, se vio obligado a vender señoríos jurisdiccionales hereditarios entre los que se encontraban las villas de Carrascal y Castrojimeno. Ante esta situación, Antonio de Luna y Valois, VI Señor de Fuentidueña, aprovechó la ocasión para negociar un acuerdo con la hacienda real que le permitiese sumar ambos señoríos jurisdiccionales a cambio de un cuento y 344 000 maravedís.^[3]​

En 1559, la infanta regente Juana de Austria, otorgó la carta de venta a favor de Antonio de Luna y Valois, que fundó un mayorazgo de segundagenitura, incompatible con el Señorío de Fuentidueña, para Pedro de Luna y Rojas, primer hijo de su segundo matrimonio.^[4]​

Cuenta con una población de 31 habitantes (INE 2024).

Gráfica de evolución demográfica de Castrojimeno[5]​ entre 1842 y 2021

Población de derecho según los censos de población del INE.     Población de hecho según los censos de población del INE.

• Municipios de la provincia de Segovia

• Hernansanz Navas, Justo (1985). Fuentidueña y su alfoz: notas histórico-arqueológicas. Autoedición. ISBN 978-84-398-4817-2. 
• Villar García, Luis-Miguel (1990). Documentación medieval de la Catedral de Segovia (1115-1300). Salamanca: Ediciones Universidad de Salamanca, Ediciones Universidad de Deusto. ISBN 84-7481-601-7. 
• Herrero Hernánsanz, César (2006). Guía cultural de Fuentidueña y rutas culturales de Castilla. Autoedición. ISBN 978-84-611-1366-8. 
• Cuéllar Lázaro, Juan (2007). Fuentidueña: comunidad de villa y tierra. Alcobendas: Real del Catorce, S.L. ISBN 978-84-935572-4-9. 

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