Засноване у вересні 1900 року у зв’язку з будівництвом залізниці Київ-Ковель. Населений пункт названий на честь начальника Південно-Західних залізниць Клавдія Семеновича Немішаєва, що посприяв виділенню на 39-й версті залізничної гілки земельних ділянок для працівників залізниці. До цього територія селища була володінням графів Воронцових-Дашкових.
У період Другої Світової війни на території населеного пункту діяли маргінальні підпільні партизанські організації.
27 січня 1950 року Немішаєве отримало статус селища міського типу (було об’єднано с-ще Немішаєве та с-ще залізничної станції Немішаєве). Станом на січень 2000 року у селищі проживало близько 6 тисяч населення.
2 березня 2022 року селище окупувала Російська Федерація. Було відсутнє електропостачання, опалення та стабільний мобільний зв’язок. Окупанти за час свого перебування не давали мешканцям можливості отримати гуманітарну допомогу та постійно зривали роботу гуманітарних коридорів. Частина людей, які самостійно намагалися покинути селище, потрапляли під обстріли та гинули.
2 квітня 2022 року у Немішаєвому підняли український прапор після звільнення від російських окупантів.
