Der Stadtteil Büchenbronn wurde zu Beginn des 14. Jahrhunderts erstmals urkundlich erwähnt. Es ist jedoch anzunehmen, dass die Siedlung bereits um 1100 durch das mächtige Adelsgeschlecht des Grafen von Calw gegründet wurde. Zu der damaligen Zeit bekamen meist Männer aus überzählig bewohnten Siedlungen den Auftrag eine neu kultivierte Siedlung inmitten eines unbekannten Gebietes zu erbauen. Durch Nachverfolgung einiger Bachläufe lässt sich erklären, wie Büchenbronn erschlossen wurde. Zu der damaligen Zeit boten sie neben Quellen die einzige Möglichkeit um Trinkwasser zu erhalten. Deshalb bezeichnet man z.B. Grunbach und Engelsbrand sowie Büchenbronn als Bachsiedlungen.
Durch hohe Niederschläge, schneereiche Winter, saure Nadelwaldböden sowie die durchgängige Hanglage wurde der Anbau von Roggen und Gerste, die damals als Grundlage für Brot galten, deutlich erschwert. Erst um 1700 wurde die Kartoffel angebaut. Ackerflächen wurden rund zwei bis drei Jahre genutzt und lagen anschließend einige Zeit als Wiese brach.
Die Infrastruktur wurde damals schon klar vorgegeben. So bestand eine Ortschaft aus rund 15 bis 20 "Höfen", welche im Abstand von ca. 50-100 m aufgebaut wurden. Man benutzte einen sogenannten Richtweg zur Vermessung, welcher anschließend als "Dorfstraße" diente.
Die erste Schreibweise von "Büchenbronn" trat zunächst 1339 als "Boechbruonen" auf. Es gibt unzählige Deutungen über die Aussage des Namens. Die wahrscheinlich plausibelste Erklärung deutet darauf hin, dass sich die Silbe "Boech..." auf Bach bezieht und folglich der Name des erschlossenen Gebiets als Bachbrunnen betitelt wurde. Aus topographischen Gründen wird angenommen, dass Büchenbronn ursprünglich im Quellgebiet des Pfatschbachs lag. Dies ist ein weiterer Hinweis für die Namenserklärung.
Zweifellos ist auch anzunehmen, dass in der Siedlung vermutlich eine Mühle stand. In diesem Zusammenhang taucht das Wort "Kernstrut" auf, welches als "Mühlbusch" gleichzusetzen ist. Auch fertig behauene Mühlräder am nördlichen Pfatschbachhang geben darüber Aufschluss.
Während der Erweiterung des Hermann-Sees im Jahr 1934 wurde die Annahme bestätigt, dass es eine Siedlung an dem günstig gelegenen Bachgrund gab. So stießen die Gebrüder Hermann bei ihren Ausgrabungsarbeiten auf behauene Steine und Ascheschichten. Damals wurde diesen Beweisstücken keine weitere Aufmerksamkeit geschenkt, da man den Zusammenhang nicht verstand.
Zwei Einwohner berichteten dem Chronisten Günter Heinz, dass ca. 250 m südwestlich vom Hermann-See der ehemalige Friedhof lag. Ergänzend dazu ist überliefert, dass Büchenbronn früher am sogenannten "Ki'berg" gelegen haben soll. Allerdings soll es im Dreißigjährigen Krieg (1618-1648) zerstört worden sein. Dies wurde jedoch nie urkundlich erwähnt, wie es bei zahlreichen anderen Städten der Fall war.
Zwischen 1339 und 1442 verschwand die Siedlung vermutlich. Nach einem Zeitraum von 103 Jahren taucht 1442 Martini, die heutige Bergdorfkirche, in den Urkunden auf. Daher wird angenommen, dass eine neue Siedlung mit dem gleichen Namen errichtet worden ist. Die einzige Frage, die sich hierbei stellt ist, warum diese Siedlung neu aufgebaut wurde. Die Ursache lässt sich mit der Pestepidemie erklären, von der um 1350 fast ganz Europa heimgesucht wurde. So sollen rund 25 Millionen Menschen im Höhepunkt zwischen 1348 und 1350 erkrankt und verstorben sein. Es ist belegt, dass Überlebende in Pestzeiten oftmals die Ortschaft wechselten, um sich eine neue Existenz aufzubauen.