Il borgo, di impianto medievale si è formato nel X secolo e, secondo schemi diffusi del Medio Evo, si è sviluppato arroccandosi attorno al nucleo difensivo del castello ed assumendo, nel suo ampliarsi secondo la geomorfologia del luogo di tipo sommitale, una struttura fusiforme.
Il centro abitato di Carpeneto si configura oggi come una pluralità di potenziali siti archeologici (castello, fossato, parrocchiale, abitazioni) ognuno dei quali può presupporsi pluristratificato nel senso che è costituito dalla sovrapposizione di opere e attività di epoche diverse» – «Probabilmente la costituzione del relativo nucleo abitato fu opera dell’iniziativa dell’episcopato acquese, come in altre situazioni del territorio, di cui faceva parte l’originaria chiesa carpenetese che, già nel secolo XI godeva dei diritti parrocchiali.
… Una prima notizia documentabile riguardo il sito risale al 1023-1033, periodo in cui il vescovo Dudone dona al monastero acquese di San Pietro la carpenetese chiesa di San Salvatore, donazione che verrà confermata dal successivo vescovo Guido in carica dal 1034 al 1070. Nel 1191 l’imperatore Enrico VI di Hohenstaufen, accogliendo l’accusa di tradimento mossa dal marchese di Monferrato contro i marchesi d’Incisa, pose questi ultimi al bando dell’impero ed assegnò i loro beni feudali e allodiali, Carpeneto, Montaldo, Castelnuovo (Bormida), Cassine ai Monferrato. Carpeneto e Montaldo facevano parte di un complesso feudale bipolare, di cui Carpeneto Superiore conservò il suo nome originale, mentre Carpeneto Inferiore acquisì appunto il nome di Montaldo.
I beni degli Incisa passati ai Monferrato, insieme con Casenuove, Ritorto e Sezzadio costituirono la terra Sezzadiae, contesa a lungo tra la potenza monferrina e il Comune di Alessandria, tanto che nel 1203 venne divisa tra i due contendenti, concessa a metà dal marchese di Monferrato agli alessandrini come entità unitaria di specifica investitura. In questo modo il sistema alessandrino in valle Bormida, che faceva capo a Castelnuovo e Rivalta, venne a collegarsi con quello della valle d’Orba, con Fresonara, Basaluzzo, Capriata, sulla strada per Genova.
Ciò proiettò più ampiamente Carpeneto sulla prospettiva del mare. Nel 1291, in seguito al crollo totale della città di Alessandria dopo la guerra contro Genova, Carpeneto ritornò definitivamente ai marchesi del Monferrato. Ad essi rimase fino all’estinzione della dinastia aleramica, poi passò ai Paleologhi e quindi ai Gonzaga.