Ce village porte un nom d'oiseau mélomane au moins depuis le 12° siècle. Bien plus tard, il dut y adjoindre "lés Grignan", afin de se distinguer des quatre autres Chantemerle de France.

Le village de Chantemerle lés Grignan est perché sur le flanc nord du plateau calcaire du Rouvergue. Les fragments de silex taillés et pierres polies découverts sur le plateau du Rouvergue qui domine le village, nous montrent que la commune était déjà habitée au néolithique. Sur ce même plateau, l'existence de nombreuses Bories témoigne d'une activité pastorale et agricole. Elles étaient destinées à loger temporairement les bergers et les animaux. Elles datent sans doute du XVIIe ou XVIIIe siècle.
La forme primitive du bourg fortifié de Chantemerle Lés Grignan n'est plus visible. Seule subsiste la nouvelle Chapelle Castrale Notre Dame des Grâces, datant probablement du XIVe siècle. Elle serait bâtie sur l'emplacement d'une chapelle dédiée à Saint Antoine, accolée à une maison possédée par les Moines d'Aiguebelle au XVIe siècle. La date 1707 gravée sur la clef de l'arc de la porte d'entrée ne correspond pas au style des ouvertures et indique probablement une restauration de ce petit édifice constitué d'un vaisseau couvert en berceau.
Un clocher-mur à une seule baie en plein cintre, couronne la travée axiale de la façade, surélevée, à pignon carré. L’intérieure est constitué d'une pièce rectangulaire voûtée d'arêtes.

Dans le cimetière, le prieuré Saint-Maurice aurait été fondé en 910 sur un ancien culte chrétien et serait peut-être une fondation d'ordre privé. La chapelle aurait été détruite lors des guerres de religion au XVIe siècle, elle ne sera jamais reconstruite. En 1879, Frédéric HERAUD fait don à la Commune d'un terrain pour agrandir le cimetière et les travaux achèvent sa destruction. L'entrepreneur puise dans les vestiges les pierres qui serviront à clore le cimetière, dont les murs présentent un grand nombre d'éléments en réemploi, simplement taillés ou ornés d'un décor à feuilles d'acanthe sculpté, datable du XIIe siècle. Seule demeure aujourd'hui l'abside de cette chapelle et derrière celle-ci, un sarcophage de pierre. Les vestiges ont été restaurés et une pierre portant une inscription de trois lignes est réemployée dans le pilier gauche de l'entrée.

L’église Saint-Maurice, elle date du 18e siècle, et est bâtie sur l'emplacement de l'ancienne Chapelle castrale. Lors de sa restauration,en 1998, l'artiste Pierre Marlois a taillé le mobilier liturgique dans un calcaire local. Il a repris les motifs visibles sur les murs du cimetière pour décorer les différents éléments.

Sur le plan géologique, une particularité est à noter : il s’agit d’un phénomène datant de quelques milliers d’années et formant des falaises impressionnantes dues à la surélévation du plateau du Rouvergue.
Ces falaises se sont ouvertes à la suite d’un tremblement de terre au XVIII éme siècle, créant ainsi le « site des crevasses ».
Malgré la réputation  d'être un bel endroit pour une belle balade, ce site est privé et de plus dangereux.