Chemillé liegt in den sanften Hügeln der Mauges, einer Region im Herzen des Anjou, etwa auf halber Strecke zwischen Angers und Cholet. Das Ortszentrum schmiegt sich an die steilen Ufer des kleinen Flusses Hyrôme, der sich durch das hügelige Gelände schlängelt. Die Landschaft ist geprägt von ausgedehnten Feldern und alten Weinbergen, die sich bis zum Rand des Armorikanischen Massivs erstrecken.
Der Name Chemillé geht auf ein gallorömisches Landgut zurück, das einem Mann namens Camille gehörte. Erste schriftliche Spuren finden sich aus dem achten Jahrhundert, als das Gut der Abtei Saint-Martin in Tours unterstand. Im Mittelalter entwickelte sich der Ort zu einem befestigten Handelszentrum mit einer mächtigen Burg und einem Priorat, das von Mönchen des Klosters Marmoutier gegründet wurde. Chemillé wurde mehrfach zum Schauplatz kriegerischer Auseinandersetzungen, darunter die Hugenottenkriege und der Aufstand der Vendée, der das Gebiet schwer traf. Im Zweiten Weltkrieg erlitt der Ort schwere Bombenschäden, besonders an Bahnhof und Viadukt.
Heute prägen mittelalterliche und neuzeitliche Bauwerke das Bild der Stadt. Die Burgruine mit ihren erhaltenen Toren und die Ruinen des Priorats Saint-Pierre zeugen von der bewegten Vergangenheit. Die Kirche Saint-Pierre mit ihren romanischen und gotischen Elementen sowie die Kirche Notre-Dame mit ihren Wandmalereien sind als historische Denkmäler geschützt. Auch mehrere Schlösser und ein altes Waschhaus aus dem 17. Jahrhundert gehören zum kulturellen Erbe. Persönlichkeiten wie die erste Äbtissin von Fontevrault oder der Widerstandskämpfer Xavier de Gaulle, Onkel von Charles de Gaulle, sind mit Chemillé verbunden.
