Il semble qu’une implantation humaine durable se soit concentrée au Néolithique au niveau de l’actuel site de Grelonges. Si la première mention écrite de Fareins n’apparaît qu’au milieu du 10e siècle, cela ne signifie pas pour autant une interruption d’activité humaine sur le secteur. De nombreux vestiges de la période antique ont en effet été retrouvés (anneau de bronze avec inscription IOVI sur le chaton, buste de Diane en bronze). Dans les années 1990, des sondages archéologiques révèlent un important mobilier, remontant principalement à la période gauloise et romaine, au lieu dit Ferrières ; d'autres lieux révèlent une occupation antique puis médiévale, tel le site de la Gravière, fouillé en 2007. Le territoire de Fareins se développe autour de fermes héritées de la période antique qui perdurent jusqu'à nos jours, déterminant les hameaux et écarts formant l'ensemble de la commune. 

Un manuscrit de 943 fait état de la donation de la paroisse à l’abbaye de Cluny par Agrin et son épouse Eldegarde, seigneurs du lieu. Lors du partage de l’Empire de Charlemagne en 843 (traité de Verdun), la Saône servit de frontière entre la Francie occidentale et la Lotharingie : au Moyen Age le gué de Grelonges permettait de passer des terres de l’Empire (rive gauche) au royaume de France (rive droite). A la fin du 11e siècle, le sire de Beaujeu fonde un monastère destiné à recueillir les jeunes filles nobles et orphelines. Ce prieuré dépendant de l’abbaye de Cluny se dressait sur l’îlot du gué de Grelonges, véritable carrefour territorial et politique. Le prieuré est abandonné à la fin du 13e siècle et le fief de Grelonges, qui contrôle le gué et les droits de pêche dans la Saône, est intégré au domaine de Fléchères en 1620.

Deux pouvoirs temporels principaux se partagent le territoire de la commune au Moyen Age, le seigneur de Fléchères au nord (baronnie en toute justice appartenant aux seigneurs de Riottiers depuis le 13e siècle) et le seigneur de Beauregard au sud (appartenant aux sires de Beaujeu depuis le milieu du 11e siècle, Beauregard devient ensuite siège d'une des châtellenie de la souveraineté de Dombes). Le petit fief de la Praye, connu à partir du 16e siècle, est à l'origine du château Bouchet dans le centre bourg.

À la fin du 18e siècle, deux esprits libres défrayent la chronique par la nature de leurs sermons : Claude et François Bonjour, le premier curé, le second vicaire, influencèrent leurs ouailles à un point tel que l’on parla d’une secte : « le Fareinisme » (ou Farinisme) qui, de Fareins, s’étendit aux communes voisines et perdura jusqu’à la première moitié du 20e siècle. Le négociant et homme de loi Jean-François-Marie Merlino, qui se fait connaître par son opposition au fareinisme, est élu aux Etats généraux de 1789, puis à la Convention nationale. Sa demeure de Fareins, qui abrite sa sépulture, a fait l'objet d'une forme de pèlerinage au 19e siècle.

La commune est rattachée au canton de Montmerle en 1790, puis à celui de Saint-Trivier-sur-Moignans depuis 1806. C’est en 1954 que le hameau Fareins-les-Beauregard est rattaché à la commune de Beauregard.