In Waxweiler sind Bodenfunde aus der Jungsteinzeit und der Bronzezeit belegt. Die erste urkundliche Erwähnung als "villa uualesuuilere" stammt aus dem Jahr 943 und findet sich im "Goldenenen Buch" der Abtei Prüm. Überliefert ist durch eine Sage, dass bereits der Echternacher Abt Willibrod 250 Jahre früher hier eine Kirche vorgefunden hat. In der Feudalzeit gehörte der Ort 1222 zu Herrschaft Neuerburg im Herzogtum Luxemburg. Waxweiler erhielt 1414 von Irmgardt von Bolchen, Herrin zu Neuerburg, Stadtrechte. In der Neuzeit war Waxweiler Schauplatz von Hexenprozessen. Unter französischer Verwaltung kam Waxweiler zum Kanton Arzfeld im Wälderdepartement. Unter preußischer Regierung wurde der Ort Sitz einer Postexpedition (1820) und eines Friedensgerichtes (1821), das 1877 in ein Amtsgericht mit einer eigenen Katasterverwaltung (bis 1966) umgewandelt wurde. Am Ende des Zweiten Weltkriegs war Waxweiler Ziel von Bombenangriffen.