Un'attività mineraria risalente all'età del ferro è ipotizzata al confine tra i Comuni di Pontey e di Chambave a Mont Tsailloun sul fiume Dora Baltea. È dalla stessa località che proviene un lastrone di granito conglomerato modellato da colpi di uno strumento forse in pietra: la faccia anteriore, levigata con alcune parti in rilievo in cui si riconosce una faccia al "ancora" che delinea le sopraciglia e il naso, simile a quelle del tipo stele tardoneolitiche della cultura Seine-Oise-Marne; una linea definisce la cintura. Da una località indeterminata nei pressi di Chambave proviene un'accetta di pietra levigata di tipo neolitico.
Durante la dominazione romana la strada consolare passava poco più a monte dell'attuale borgo: ad essa appartiene un miliario ora davanti la casa parrocchiale.
Nel Medioevo fece parte della Signoria di Cly, della quale divenne anche sede giurisdizionale nel 1640. I villaggi dell'Envers nel 1314 passarono alla Signoria di Fénis, mantenendo tuttavia una certa autonomia amministrativa: tra questi Septumian, Arlier e Margnier che dipendevano come parrocchia da Chambave, ma costituirono una comunità autonoma nell'ambito della Baronia di Fénis sino al 1782.
Inizialmente il borgo di Chambave era situato più a occidente dell'attuale, in corrispondenza della località Champagne (ora sul comune di Verrayes), ma un'alluvione lo distrusse verso la fine dell'undicesimo secolo. Il nuovo borgo venne poi costrutito nel luogo attuale e divenne un importante centro commerciale, sede di mercati e fiere.
A Chambave si trova una delle più antiche chiese della Valle d'Aosta, di origine conventuale, fondata dai benedettini di Fruttuaria.
Infine è bene ricordare che l'eccellente moscato che qui si produce fu il motivo principale di notorietà del borgo oltralpe.
Questo paese è sempre stato strettamente collegato dal punto di vista economico con Valtournenche e soprattuto con Torgnon, i cui abitanti erano proprietari di appezzamenti e case sulla collina di Chambave.