Чорнобаївка заснована наприкінці XVIII століття на землях Херсонської міської управи. Історію виникнення пов’язують із запорізьким січовим козаком Петром Олександровичем Чорнобаєм, якого цариця Катерина за хоробрість, проявлену в бойових походах проти польської шляхти і турецьких яничарів, обдарувала невеликим земельним наділом поблизу Херсона, в районі Вірьовчиної балки. У 1782 році вийшов указ Катерини про відведення Херсону (що був заснований у 1778 році) 40 000 десятин землі. 18 серпня 1782 року ці землі було офіційно розмежовані: Херсону відійшло 523,5 кв. км., з них лише 5,8 км² були забудовані. Відповідно, землі вздовж Вірьовчиної балки, що формально належали до міста, були освоєні херсонцями для побудови заміських будинків, вздовж балки постали хутори. Отже день відведення цих земель Херсону (18 серпня 1782 року) можна вважати датою заснування Чорнобаєвих хуторів.
За становою приналежністю жителі були міщанами. Вони займалися сільським господарством, садівництвом та городництвом. Вигідне географічне розташування хуторів поблизу губернського центру сприяло розвитку в них виробництва товарного зерна. У зв’язку з цим головна увага зверталася на розведення робочої худоби.
Росла Чорнобаївка повільно. Із документів Херсонського губернського земства відомо, що у 1859 році село налічувало 60 дворів, в яких проживало 239 чоловік. Основним заробітком чорнобаян було добування вапняку в кар’єрах Вірьовчиної балки. Ніяких торговельних підприємств, крім винних крамниць, на хуторах на той час не було. Медичне обслуговування перебувало на низькому рівні. Перша школа відкрилася наприкінці ХІХ ст. на Гусакових хуторах, її відвідувало 26 хлопчиків та 6 дівчаток. У 1902 році на Чорнобаєвих хуторах відкрили початкову школу, розраховану на невелику кількість дітей.
З 1991 року змінюється форма власності, послаблюється контроль за використанням земель, що призводить до порушення меж землеустрою та сівозмін. Це стає причиною зниження родючості землі.
На початку 2000 р. на базі колгоспу імені Кірова створено приватно-орендний кооператив «Зоря». Головою ради кооперативу залишається двічі Герой Соціалістичної Праці, кавалер ордена князя Ярослава Мудрого Дмитро Костянтинович Моторний. Основний напрямок діяльності кооперативу: вирощування зернових культур, бобових культур і насіння олійних культур; розведення великої рогатої худоби молочних порід; виробництво хліба та хлібобулочних виробів; виробництво олії, борошна та круп’яної продукції.
На території села функціонують:
Відділення Українського державного підприємства поштового зв’язку «Укрпошта».
Відділення зв’язку ТОВ «Чорнобаївка зв’язок».
Чорнобаївська амбулаторія загальної практики-сімейної медицини.
Чорнобаївське сільське відділення міліції Білозерського РВ УМВС в Херсонській області.
Для забезпечення потреб населення на території села є заклади громадського харчування (ресторанного господарства), перукарні, пункти з виготовлення та встановлення меблів, металопластикових виробів, майстерня з ремонту взуття, ательє з пошиву та ремонту одягу, підприємства з виготовлення бетонних та металевих виробів, майстерня з ремонту автомобілів, АЗС, СТО, автостоянка, підприємства роздрібної торгівлі.
Водопостачання у селі централізоване та цілодобове. Протяжність водомережі — 47 км. Артезіанських свердловин — 8 (6 працюючих), водонапірних башт — 4 (3 працюючі). Село Чорнобаївка електрифіковано стовідсотково.
З 30 травня 2005 року у селі централізовано здійснюється вивіз сміття.
З 15 квітня 2009 року рішенням сільської ради засновано Чорнобаївську сільську газету «Чорним по білому».
У 2011 році рішенням сільської ради було затверджено символіку територіальної громади села, а саме прапор, герб та гімн.
У 2012 році сільською радою засновано обласний пісенний фестиваль-конкурс «Єднаймо ритми сердець».
