Kallmerode wurde 1206 das erste Mal als Carmenroth urkundlich erwähnt. Im Jahr 2006 wurde daher das 800-jährige Bestehen mit einer Festwoche ab Pfingsten gefeiert. Dass die Siedlung noch um einiges älter ist, zeigt die Endung „-rode“, die der zweiten fränkischen Siedlungsperiode zwischen 800 und 1000 zuzuordnen ist. Um 1500 lag der Ort wüst, wurde aber ab 1539 vom Kloster Reifenstein als Lehnsherr wieder besiedelt, da der Verlust der Lehnsrechtedrohte. Im Dreißigjährigen Krieg blieb der Ort anfangs weitgehend verschont, wurde jedoch im Jahr 1632 von schwedischen Truppen fast vollständig eingeäschert. Bis zum Friedensschluss 1648 erfolgten etliche weitere Plünderungen und Brandschatzungen durch schwedische, hessische, weimarsche und kaiserliche Truppen. Landesherr war bis zur Säkularisation Kurmainz.

Nach der verlorenen Schlacht bei Roßbach lagerten im November 1757 die geschlagenen und demoralisierten französischen Truppen im Raum Worbis und schikanierten die Bevölkerung. Die gleichzeitig eingeschleppten Infektionskrankheiten führten in allen Orten um Worbis und Dingelstädt zum Ausbruch von Seuchen.^[1]

Mit dem Kauf des Gut Beinrode entstand nördlich des Ortes ein landwirtschaftliches Mustergut und schlossartiger Gebäudekomplex. Diese Anlage war in Kirchenbesitz und diente im 20. Jahrhundert auch als Landschulheim.

Durch den Reichsdeputationshauptschluss von 1802 wurde der Ort preußisch und kam nach der verlorenen Doppelschlacht bei Jena und Auerstedt 1807 zum Königreich Westphalen. Ab 1815 war er wieder Teil der preußischen Provinz Sachsen, Regierungsbezirk Erfurt, Landkreis Worbis.

Das Dorf Kallmerode zählte um 1840 laut einer statistischen Untersuchung 501 katholische und 4 evangelische Einwohner. Es wurden 80 Wohnhäuser, 72 Stallungen und Scheunen, zwei Krüge und eine Schule erwähnt. Ein Lehrer unterrichtete die schulpflichtigen 35 Knaben und 45 Mädchen. Im Ort wurden zwei Leinwebstühle und 35 andere Webstühle aufgenommen. Als sonstige Gewerbe- und Handwerksbetriebe nennt die Übersicht zwei Schuhmacher, einen Schneider, einen Zimmermann, einen Barbier, einen Kastrierer (Schweinschneider) und zwei Hausschlachter. Viele Tagelöhner beschäftigten sich mit Gelegenheitsarbeiten – so auch dem Fallenstellen und Singvogelhandel.

Die Dorfflur umfasste 1542 Morgen Fläche, die landwirtschaftliche Nutzfläche umfasste davon 753 Morgen Ackerland, 18 Morgen Gartenland, 15 Morgen Wiese. Ferner wurden 130 Morgen Gemeindewald und 629 Morgen Brachland genannt. Der Ertrag der Wiesen und des Obstanbaus wurde als schlecht eingeschätzt. Der gesamte Viehbestand umfasste 13 Pferde, 83 Rinder, 133 Schafe, 50 Ziegen und 71 Schweine. Bedeutend für den Ort war auch die Imkerei.^[2]

Für die Baustoffgewinnung der Städte Leinefelde und Worbis wurden am Ortsrand mehrere Steinbrüche und Kiesgruben angelegt, die dort befindlichen Brachen wurden später als ungeordnete oder wilde Mülldeponie aufgefüllt. Seit 1949 gehörte der Ort zur DDR. Der größte Teil der Einwohner fand in den Nachbarorten Dingelstädt und Leinefelde Arbeit, insbesondere in den Leinefelder Spinnereien. Die landwirtschaftliche Produktion wurde nach der Zwangskollektivierung durch eine Genossenschaft fortgeführt, allerdings verfügte der Ort selbst nur über eine relativ geringe Anbaufläche. Seit 1990 gehört der Ort zum wieder gegründeten Bundesland Thüringen.

Die zuvor selbständige Gemeinde Kallmerode wurde am 1. Januar 2019 in die Einheitsstadt Leinefelde-Worbis eingegliedert. Die Bürger hatten im Rahmen einer Bürgerbefragung mehrheitlich für die Neugliederung gestimmt. Sie gehörte zuvor der Verwaltungsgemeinschaft Dingelstädt an, welche sich zur neuen Landgemeinde Dingelstädt ebenso neu formiert hat.