Langenhain gehört wohl zu den ältesten Dörfern der Rodungsperiode am Nordrand des westlichen Thüringer Waldes. Ein Beweis dafür ist die Größe der Flur. Sie wurde von Mosch und Ziller 1813 in ihrer "Beschreibung der Sachsen - Gothaischen Lande" "ungeheuer groß " genannt. Das war sie zwar nicht, aber immerhin war sie weitaus die größte unter allen, die zwischen Eisenach und Ohrdruf vom 11. - 14. Jahrhundert neu gerodet wurden.

Der "Lange Hain" zieht sich vom jetzigen Tabarzer Gewerbegebiet im Süden über 4 km bis an die Lauchaer Flurgrenze im Norden. Die Aufteilung der Langenhainer Flur in ursprünglich zahlreiche Streifen (60 "Güter") beweist ebenfalls, dass es sich um eine planmäßige Gründung handelte. Im Rahmen der drei deutschen Siedlungsperioden wurde Langenhain in der letzten Periode gegründet, die in den Jahren 800 bis 1300 u.Z. lag. Diese Periode war gekennzeichnet durch die bewusste Kulturarbeit der Klöster bzw. der Grundherren. Langenhain wurde erstmalig in einer Schenkungsurkunde des Thüringer Landgrafen Albrecht der Entartete aus dem Jahre 1286 an das Katharinenkloster zu Eisenach genannt. Selbst Waltershausen war entsprechend zweier Reinhardsbrunner Urkunden "als Filial nach Langenhain eingemeindet", was eine ältere Entstehungszeit des Ortes Langenhain vermuten lässt. Bis ins 16. Jahrhundert hinein blieb der Ort als Klosterdorf erhalten.

Das Ende des Bauernkrieges brachte die Aufhebung des Klosters mit sich. Langenhain kam wieder an das Amt Tenneberg. Zur Langenhainer Kirchgemeinde gehörten zeitweise auch die Nachbardörfer Tabarz und Cabarz.

Die heutige Langenhainer Kirche ist ein Spätbarockbau von 1763 - 1768. Doch der Unterteil des Turms stammt noch vom romanischen Gebäude aus der ersten Hälfte des 13. Jahrhunderts. Er ist der älteste Bau im Stadtbezirk Waltershausen und einer der ältesten im Landkreis Gotha.

In den Dokumenten der Stadt Waltershausen zeigt sich die Bedeutung des benachbarten Ortes Langenhain. Das Dorf behielt immer eine enge wirtschaftliche Beziehung zu Waltershausen. Es lag schließlich in der "Bannmeile" der Stadt, welche das Handwerks-, Markt- und Brauprivileg besaß. Die soziale Schichtung im Dorf zeigt sich in einer Berufsliste des kirchlichen Seelenregisters von 1740. Nach diesem gab es damals 27 Bauern, 12 Fuhrleute, 5 Müller, 4 Ölhändler, 3 Viehhändler, 26 Tagelöhner, 10 Kannenmacher, 5 Schneider, 3 Schmiede, 3 Schäfer, 3 Besenmacher, 2 Zimmerleute, 1 Metzger, 1 Weber, 1 Maurer, 1 Drechsler, 1 Korbmacher, 1 Knecht und 11 Spinnerinnen. Mit dem Bau einer Baumwollspinnerei im Jahre 1812, auf dem Gelände des heutigen Pflegeheims hatten wir das erste Eindringen des Industriekapitalismus in unserer Gegend zu verzeichnen. Entscheidend für die mehr oder weniger stagnierende Entwicklung Langenhains war die Festlegung der "Bannmeile" für die Stadt Waltershausen, die nicht nur die Dörfer der ,,Pflege Tenneberg” umfasste. Damit in Verbindung standen die Vorrechte für Waltershäuser Bürger, z.B. Märkte abzuhalten, Handwerk zu betreiben, Steuern einzunehmen, das alleinige Bierbraurecht auszuüben usw..

Im 19. Jahrhundert kam es mit der wirtschaftlichen Entwicklung Waltershausen's zur Industriestadt auch zu Einflüssen auf Langenhain. Dies drückte sich u.a. auch im Vereinswesen aus, wie die Gründung der Feuerwehr und eines entsprechenden Vereins, des Kleintierzuchtvereins, des Gesangs- und Turnvereins. In der Waltershäuser Puppenindustrie arbeiteten Langenhainer Frauen und Kinder für die Betriebe von Johann Daniel Kestner.