Memlebens Ursprünge weisen bis ins 8. Jahrhundert zurück, wo der Ort als "Mimelebo" erstmalig urkundliche Erwähnung findet. 

Reichsweite Bedeutung gewinnt Memleben im 10. Jahrhundert – zum einen weil sich hier die Ottonen-Könige und -Kaiser mehrmals aufhalten, zum anderen weil Otto II. dem Ort ein Benediktinerkloster stiftet. Die Präsenz dieses Klosters ist über Jahrhunderte hinweg prägend für die Geschichte des Ortes und der Region. 

Im 16. Jahrhundert – nach einer Plünderung durch aufständische Bauern und schließlich durch die Auswirkungen der Reformationsbewegung Luthers – wird das Kloster aufgelöst. Der sächsische Kurfürst zieht die verbliebenen Güter ein und schenkt das Kloster der neugegründeten Landesschule Pforta, die es bis zum Ende des Zweiten Weltkrieges im Besitz hatte.

Ab 1945 wird auf den Ländereien des Klosters ein volkseigener landwirtschaftlicher Betrieb errichtet, der bis ins Jahr 1991 hinein existiert. Dieses "Volksgut" bewirtschaftet in seinen besten Zeiten über 3.300 Hektar landwirtschaftliche Nutzfläche. Über 1.200 Landwirte der Unstrut-Niederung sind hier beschäftigt.

Heute zählt der Ort Memleben allein etwa 500 Einwohner. Die Gemeinde, der Memleben angehört, hat sich zu der letzten Gemeindegebietsreform selber den Namen „Kaiserpfalz“ gegeben. Hierzu gehören Memleben, Bucha, Wohlmirstedt und Zeisdorf, Allerstedt und Wendelstein.