Citata in documenti risalenti ai primi anni del XIII secolo, Colbordolo fu ben presto fortificata e munita di un castello.

Posta in posizione strategica sul confine tra Romagna e Marche, fu assediata e devastata da Sigismondo Pandolfo Malatesta (1446), entrando in seguito a far parte del ducato di Urbino. Nel centro storico, cui si accede attraverso un arco posto alla base della torre civica, si erge la chiesa parrocchiale di San Giovanni Battista, che custodisce tre pregevoli tele seicentesche di Claudio Ridolfi. All'interno del territorio comunale si evidenzia il suggestivo borgo di Montefabbri, borgo più bello d'Italia, frazione del comune.
Il comune di Colbordolo fa parte, inoltre, dell'Associazione Nazionale Città dell'Olio.

Dal 1° gennaio 2014 Colbordolo è confluito nel comune sparso di Vallefoglia, nato dalla fusione di Colbordolo stesso e di Sant'Angelo in Lizzola.