Der Ortsname Neubrunn wird erstmals in einer Schenkungsurkunde aus dem Jahr 1221 genannt: Am Karfreitag diesen Jahres kamen Albert und Heinrich Sumerowe mit mehreren anderen Rittern zur Andacht in das Prämonstratenser-Kloster Weißenau. Bei dieser Gelegenheit übergaben sie diesem Kloster um ihres Seelenheils Willen einen Hof in Niwenbrunnen mit allen Rechten, wie sie ihn selbst besessen hatten.

Seinen Namen dürfte der Ort von der etwas oberhalb liegenden Quelle erhalten haben, die das gesamte Dorf mit Wasser versorgte. Ende 1300 verließ der Ritter Walter von Niunbrunnen den Ort und ließ sich in der befestigten Reichsstadt Pfullendorf nieder. Das Neubrunner Rittergeschlecht spielte in der Geschichte von Pfullendorf eine bedeutende Rolle und bekleidete zahlreiche Ämter. 1395 wurde Hainrich Nunbrunner dort Bürgermeister.

Im Jahr 1467 verkauften die Brüder Jakob und Ulrich Nubrunnen ihre Teile am Zehnt des Dorfes an die Pfarrkirche zu Pfullendorf. Die Neubrunner Kapelle St. Michael stand ursprünglich am Ortsausgang in Richtung Pfullendorf. 1903 wurde sie abgerissen und im Jahr 1908 eine neue Kapelle gegenüber der Dorflinde erbaut.

Im Jahre 2010 entstand unterhalb der Kapelle auf Initiative und unter großem Einsatz der Dorfbevölkerung
ein Brunnenplatz, auf dem nun die Quelle ihren Ursprung hat.