Wallmenroth wurde erstmals in einer Urkunde der Pfarrei Haiger im Jahr 913 urkundlich erwähnt, damals noch unter dem Ortsnamen Nodenbrath. Seinen heutigen Namen hat der Ort seit etwa 1200. Wahrscheinlich geschah dies durch Aleidis von Freusburg. Vermutlich aus Anhänglichkeit an ihre Herkunft -der Burg Molsberg bei dem Westerwalddorf Wallmerod- hat sie der zur Freusburg gehörenden Siedlung den Namen "Wallmenroth" und dem Berg den Namen "Molzberg" gegeben.
Die Gemarkung Wallmenroth bestand aus insgesamt fünf Siedlungen. Neben den Höfen Nodenberg-Wallmenroth, Muhlau und Dasberg gehörten zur Gemarkung der herrschaftliche Hof Hohenbetzdorf, der 1249 erstmals erwähnt wurde (1877 nach Betzdorf eingemeindet), und der Bannhof (Bähnerhof bzw. später Bahnhof).
Gegen Ende des Dreißigjährigen Krieges wurden 14 Einwohner gezählt.
Als Folge des Wiener Kongresses fiel 1815 die Grafschaft Sayn-Altenkirchen als Teil der Rheinprovinz an Preußen. Der Kreis Altenkirchen entstand. Die Gemeinde Wallmenroth wurde der Bürgermeisterei Kirchen zugeordnet. 1886 wird Wallmenroth von der Bürgermeisterei Kirchen abgetrennt und Betzdorf zugeteilt.
Am 30.6.2000 hatte die Gemeinde 1.244 Einwohner.