Commune rurale la plus étendue du département de la Seine-Maritime, Vatteville-la-Rue occupe un emplacement stratégique entre la Seine et la forêt de Brotonne. De nombreux vestiges archéologiques témoignent de la présence d'habitants dès l'époque gallo-romaine (1er² au 4e siècle après JC). Au centre du village, le site de l'ancien manoir des Cateliers (détruit) conserve les vestiges d'une villa et d'un temple - fanum - découvert en 1911 au moment des travaux d'agrandissement de la D95. De nouveaux sondages menés en 1994 par le Service Régional de l'Archéologie ont révélé une vaste zone d'occupation. Le toponyme « la Rue » pourrait signifier le gué, indiquant que les romains pouvaient franchir le seuil du fleuve aux basses mers. Ces derniers transformèrent également le sentier jadis utilisé par les Celtes et les Gaulois en une voie romaine reliant Pont-Audemer à Caudebec-en-Caux.

Au 6e siècle, Vatteville-la-Rue fait partie du domaine des rois mérovingiens, dont le palais d'Arelaune se situe en bordure d'une forêt déjà réputée pour son gibier. L'histoire raconte que Clotaire (498-561), roi de Soissons, vint s'y réfugier en 535 pour échapper à ses frères Childebert et Théodebert qui se disputaient le royaume des Francs. Le palais a sans doute été abandonné au moment des invasions vikings, les envahisseurs ayant investi toute la région de la Basse-Seine. Le nom d'Arelaune disparait en même temps que le palais, remplacé par celui de Brothonne puis Brotonne, peut-être attribué en hommage à Condède, un ermite breton, ayant revêtu l'habit monastique à l'abbaye de Fontenelle (Saint-Wandrille-Rançon). En 674, ce dernier s'établit sur l'île de Belcinac, située entre Vatteville et Villequier, ayant reçu de Thierry III (657-691), l'autorisation d'y fonder un monastère pour organiser l'évangélisation de la contrée. L'île, sur laquelle saint Condède fut enterré, resta la propriété de l'abbaye et reçut la visite de nombreux pèlerins venant vénérer les reliques, tandis que ses pâturages étaient loués à des fermiers. L'île de Belcinac était formée d'un banc d'alluvions mouvant, qui pouvait disparaître et réapparaître sous l'effet des marées et du mascaret. Elle disparut plusieurs fois en 1330 et 1597. Sa réapparition en 1641 provoque un conflit entre les moines et les seigneurs de La Mailleraye. L'île est à nouveau submergée en 1740 et définitivement rattachée à la rive gauche du fleuve au moment de l'endiguement du fleuve. « Watteville » est mentionné pour la première fois en 1025. Après la bataille d'Hastings en 1066, Guillaume le Conquérant donne à Robert de Beaumont la forêt et le fief de Vatteville pour le remercier d'avoir combattu à ses côtés.

Bénéficiant à la fois du passage du fleuve pour l'écoulement des marchandises (bois de la forêt de Brotonne, foin des marais...) et de la proximité de l'estuaire, Vatteville-la-Rue se distingue par son passé maritime qui a connu son apogée au 16e siècle. À cette époque, le village possédait un port et plusieurs espaces dédiés à la construction ou à la réparation de bateaux. Les navires armés par les capitaines vattevillais participent au grand commerce maritime normand en direction de l'Europe du Sud, de l'Afrique mais aussi du Nouveau Monde. Leur destination principale reste toutefois celle de Terre-Neuve en lien avec la pêche à la morue. Bien que possédant leur port d'attache à Rouen ou au Havre, l'activité des armateurs contribua à la prospérité du village et rejaillit sur l'habitat ou l'ornementation de l'église. La concurrence du port du Havre, l'ensablement du fleuve et l'augmentation du tonnage des navires entraînèrent son déclin. Jusqu’au 19e siècle, les marins avaient coutume de graver, avant leur départ en mer, des dessins de leur bateau sur les pierres des murs de l'église ou sur les hourdis des maisons à colombages. Plus de 300 graffiti ont été recensés dans la commune. À ces représentations, s'ajoutent les vitraux de l'église ou encore des maquettes de bateaux. Le 12 mars 1765, une part importante du hameau de La Neuville est ravagée par un incendie.

L’aménagement de la Seine fut un souci constant, le lit du fleuve était encombré de bancs instables qui se déplaçaient sans cesse entraînant de fréquents naufrages. Les marées, le mascaret et les brouillards persistants s'ajoutaient aux dangers de la navigation fluviale. Après la promulgation de la loi du 31 mai 1846, les premiers travaux d'aménagement du fleuve démarrèrent à la hauteur de Villequier à la fin de l'année 1848. La stabilisation des berges et le drainage du marais généra la création de 149 hectares de terres agricoles, gérées dès lors par un syndicat de propriétaires.

Plusieurs édifices remarquables sont classés au titre des Monuments Historiques :

- l’église Saint-Martin-de-Tours, remarquable édifice de la Renaissance où de nombreuses représentations font référence au passé maritime de Vatteville-la-Rue ;

- la résidence, appelée à tort "Maison François Ier", qui était en fait celle de son piqueur (chasse à courre). Sa façade principale présente des caractéristiques de la Renaissance ;

- le château fort des comtes de Meulan, édifié au 11e siècle sur un tertre fortifié par les romains, reconstruit au 12e siècle et occupé jusqu'au 14e siècle.