Fino al 1973 il Comune era solo Castello di Fiemme. Nel 1188 era invece solo Castello. Castello origina dal latino castrum, campo fortificato. Per quanto riguarda Molina, a fine 1200 si parla di Mollena. Deriva dalla voce latina de molinum (da mola, macina). Per Fiemme nel 1110 troviamo un Fleme o Flem e nel 1234 un vallis flemmarum. Ha origine prelatina.

Nel Medioevo, dove oggi sorge la chiesa di S. Giorgio, c’era il castello degli Eppan, poi dei conti di Tirolo, quindi degli Enn-Cardiff. Il castello fu raso al suolo dai valligiani nel 1296. Fonte economica storica è il legname delle foreste di Val Cadino e Val delle Stue. A Molina sorsero fornaci per produrre tegole, stufe e stoviglie. L’argilla si ricavava dal Doss Piazzol. Castello è la sede municipale. I due abitati sono a monte del bacino artificiale di Stramentizzo sull’Avisio.

Lo stemma è stato adottato il 26 maggio 1978, deriva dall’originale di Castello e allude al nome dei due centri. Reca un monte verde che ospita un mulino ad acqua, un canale in legno per il trasporto dell’acqua e una ruota esterna in oro; in vetta un castello con torri merlate alla ghibellina, pure in oro. Il fondo è rosso in alto e a fasce orizzontali in argento e rosso in basso. Privo di ornamenti esteriori, ha una corona murale a nove torri.