Die ursprüngliche Form des Wappens war ein einfaches Andreaskreuz. Die erste erhaltene Urkunde des Reichshofes Castrop mit dem Siegel, das das Andreaskreuz zeigt, stammt aus dem Jahre 1512. Die Marktgemeinde Castrop übernahm im Mittelalter das Siegelbild des Reichshofes Castrop, stellte es in ein Wappenschild und schuf sich damit ein öffentlich-rechtliches Wappenzeichen. 

Erstmals nachzuweisen ist es aus den Jahren 1598 und 1599. Das älteste erhaltene Stadtsiegel stammt aus dem Jahr 1638 und ist im Besitz des Castrop-Rauxeler Stadtarchivs. Es trägt die Umschrift: "Die Freiheidt Casterop 1638".

Die 1902 aus den Gemeinden Castrop, Obercastrop und Behringhausen gebildete Stadt Castrop übernahm als Stadtwappen das alte Wahrzeichen, das Andreaskreuz, mit den seit dem 17. Jahrhundert überlieferten Farben Blau und Gold. Die Genehmigung zur Führung des Stadtwappens erfolgte am 28. Januar 1911 durch den Regierungspräsidenten. 

Nach amtlicher preußischer Vorschrift musste dem Wappenschild eine dreitürmige Mauerkrone aufgesetzt werden. Mit Beschluss der Stadtverordnetenversammlung vom 30. August 1926 wurde dieses Wappen auch für die neue Stadt Castrop-Rauxel übernommen. Das preußische Staatsministerium genehmigte am 24. November 1926 der Stadt die Führung dieses Stadtwappens.

Durch Beschluss des Rates der Stadt Castrop-Rauxel vom 15. Juli 1965 wurde die Mauerkrone vom Wappenschild wieder entfernt, da sie für Castrop-Rauxel nicht historisch begründet ist. Seit dem 01. August 1965 wird das Stadtwappen wieder in seiner ursprünglichen historisch überlieferten Form weitergeführt.

Die Stadtverwaltung führt das Wappen in stilisierter Form u.a. auf dem Briefbogen. 

Erst 1926 wurden die Stadt Castrop und zehn weitere Landgemeinden, unter anderem das Amt Rauxel, zur kreisangehörigen Stadt Castrop-Rauxel im Landkreis Dortmund zusammengelegt. Die beiden Namensbestandteile müssen in ihrer Herkunft daher unabhängig voneinander betrachtet werden.

Castrop

Das Grundwort 'trop' (torp, dorf, trup), das eine Gruppensiedlung bezeichnet, gehört zu den ältesten Bestandteilen von Ortsnamen. Das Bestimmungswort 'Cast', welches das Grundwort 'trop' näher erläutert, ist schwieriger zu erklären. 

Manche Forscher sehen in 'Cas(t)' einen Personennamen, wie z.B. Karl; andere bringen es mit dem althochdeutschen Wort 'kasto' (=Kasten) zusammen, das Scheune, Speicher bedeutet. Ursprünglich kreuzten sich hier zwei Römerstraßen und an dieser Stelle legten die Römer einen Militärposten an. Später haben durchreisende Händler diese verhältnismäßig sicheren Anlagen als Handelslager benutzt, um ihre Waren zu deponieren. 

Karl der Große hat in den Sachsenkriegen auf seinem Marsch nach Norden ebenfalls diese Römerstraßen benutzt. Er hat in Abständen entlang dieser Straßen Verpflegungslager und Stützpunkte angelegt, die sich aus dem Land ernähren mussten, die sogenannten späteren Reichshöfe. Im Schutze dieser Reichshöfe entwickelten sich Ortschaften, so auch aus dem Reichshof Castrop (1905 abgebrochen, Erinnerungs- stein in der Altstadt).Castrop = Dorf am Speicher.

Rauxel

Will man den Sinn dieses für heutige Ohren gewiss seltsam klingenden Namens ergründen, muss man auf die älteste uns bekannte Schreibung des Namens zurückgehen, sie lautet: Roukessele (1266). Nach dieser Namenfolge wäre das heutige Rauxel von dem Bestimmungswort rouk (gesprochen ruk) abzuleiten. 

Rouk gleichbedeutend mit dem jüngeren rouch, einem mittelhochdeutschen, heute ausgestorbenen Wort für Krähe. Zu dem Bestimmungswort rouk = Krähe gehört die Stammsilbe sel oder sele. Die Silben sil, sel, sal, sol, sul deuten nach Bahlow allesamt auf einen feuchten moorigen Wiesengrund hin. 

Der Ortsname Rauxel, ursprünglich Roucsele wäre damit gleich Krähenwiese. Diese Bezeichnung entsprach der Lage des Ortes. Der Sitz des Ritters Cesorius de Roukessele (1266), der später zu einem Schultenhof hinabsank, lag unweit der noch heute Brusel (Bruch-sel) genannten Schlucht, in deren feuchtem Grund ein Quellwasser entspringt.

Die genaue Herkunft des Namens ist aber umstritten. Es gibt auch andere Deutungen.