За древната история на Кюлевча и затова, че на територията на днешното село са живели тракийци, римляни и прабългари, говорят направените археологически проучвания на тракийски и прабългарски некрополи.
В миналото селището било пряко свързано с крепостта и кулата над Мадарския конник. Според проучванията, Кюлевча и землището край днешното село са присъединени към българската държава по време на управление на хан Тервел през 705 година. Затова селището води своето летоброене оттогава.
През 1924 и 1959 г., при строеж на шосето в центъра на селото, работниците попадат на гробове изградени от няколко каменни плочи. По-късно, през пролетта на 1964 г., при изравняване на площадката пред новопостроената читалищна сграда, разположена в центъра на селото, отново попадат на няколко каменни гробници. Откритият некропол обхваща не само югоизточната част на площада пред читалищната сграда, но е продължавал на повече от 50 метра на изток и се е простирал на север. Въз основа на археологическите находки, некрополът се отличава с тракийската култура, проявена в погребалната практика и може да се датира от втората половина на V до края на VI век пр. н. е. През 1971 – 1974 година в местността „Сърeолу”, западно от село Кюлевча е открит голям прабългарски некропол от 98 гроба. От намерените битови предмети и монети, некрополът се датира от началото на VIII век.
Всички тези археологически проучвания показват, че през Античността и Средновековието около и на мястото на сегашното село Кюлевча е съществувало тракийско, а по-късно старо българско селище. Местно предание запазено до наши дни разказва за местността Гръцка сеч, която е на около 3 км от село Кюлевча, граничеща с долища и блатиста местност. От направените археологически проучвания, открития при Кюлевча прабългарски езически некропол и гроб на 25 млади мъже загинали край селото, доказва, че в тази местност е имало битка през 811 г. начело с хан Крум и византийските войски, начело с императора Никифор Първи Геник, където бил убит и самият император.
През втората половина на XIV в. се появяват османските завоеватели. Кюлевча е старо българско селище, в което по време на османското владичество отново преобладава българско население. Според изследователите мюсюлманските семейства са били малко на брой, за разлика от съседното село Мадара, където броят на мюсюлманите през първите десетилетия на османската империя, значително нараства. През епохата на османското владичество в Кюлевча се открояват две столетия с по-важни събития: установяват се първите османски заселници и началото на 19 в., когато старото българско население напуска селото.
От османските официални документи, както и от разкази на стари хора, по време на османското владичество Кюлевча е селище на войници. Първите писмени сведения за него се откриват в турските регистри от XV век, където селото се споменава като българско и платежоспособно. Открити са регистри за шахинджии (соколари), които отглеждали и дресирали соколи и ястреби за лов на султанските власти.
Руско-турската война от 1828-1829 г. поставя този район в центъра на историческите събития. Местното население става свидетел на многобройни маневри и сражения на руските и турските войски, когато на 30 май 1829 г. става сражението при селото между войските на ген. Иван Дибич Забалкански и Рашид Мехмед паша. Тази битка е една от решителните в хода на войната и е известна като Кюлевчанска битка. Преди нея населението получава нареждане да се изсели в най-близкия град – Шумен. Когато хората се завръщат в Кюлевча, те я намират цялата изпепелена. Някои от тях започват отново да градят своите домове, а други завинаги напускат родното място.
След войната, в Бесарабия се изселват около 110 семейства, където основават колония със същото име – Кулевча. По-късно селото е преименувано и носи името Колесное, Одеска област, Украйна, но през 1996 г. то е възстановено на Кулевча. Други семейства от селото по пътя за Бесарабия остават да живеят в кошарите, които притежавали край село Овчарово, Шуменско. По-късно селото нарекли Чобанкьой – село Овчарово, което име носи и до днес. След години, някои от семействата се завръщат в Кюлевча и започват отново да градят домовете си.
Още на влизане в селото, в малка паркова местност, е направен Паметник на руската бойна слава. Издигнат е в чест на битката, която се е разразила край Кюлевча по време на Руско-турската война през 1828 – 1829 г., когато войските на генерал Дибич разбиват турската армия.
До Освобождението българските земи административно влизали в Турската империя и се разделяли на вилаети и общини. Село Кюлевча влиза в състава на Дунавския вилает, Варненска губерния. След 1886 г., когато Народното събрание гласува закон за градските и селските общини, Кюлевча става самостоятелна община, влизаща в състава на Новопазарска околия. Към състава на Кюлевчанска община до 1900 г. влизат селата Кюлевча, Мадара, Овчарово. От 1959 до 1979 г. Кюлевча е към община Мадара, а от 1979 г. до днес селото се намира към община Каспичан.
След Освобождението и началото на 20 век, село Кюлевча започва бързо да се развива и расте. През 1910 г. има около 750 сгради, от които една църква, една джамия, две училища, кметство и т. н. През 1986 – 1987 година от Националния институт за паметници на културата са регистрирани някои от сградите като паметници на културата, за да бъдат съхранени.
През 1931 г. в селото е направено и водоснабдяване от извора при НИАР Мадара. Дотогава стопанските и битовите потребности за вода са били осигурявани от многобройните чешми в селото, които са съществували още преди Освобождението, а някои от тях са действащи и в момента.
