La ferme est bâtie en 1816 (dates et initiales portées sur un linteau de porte) pour Théophile Mauvais (1766-1840). A son décès, elle passe à son fils Auguste (1815-1871), qui la cède vers 1848 à son beau-frère Xavier Cheval (1807-1874). Ce dernier, fils d’un paysan du Barboux (Jean-Ignace Cheval), y ouvre dès 1848 un atelier de fabrication d’écorces de cylindre dans le comble (donnant au sud-est). Le fils de Xavier, Jules (1835-1894), dépose le 30 mars 1869 un brevet (n° 84 912), complété par un additif le 10 février 1870, pour une machine à ébaucher les dents au moyen des scies circulaires. Dans sa demande, il expose que dès 1861, il "a inventé une machine à ébaucher et incliner les roues de cylindre - roues d’échappement de la montre Lépine, désignée sous le nom d’ébaucheur à scie circulaire". A la suite d’améliorations, cette machine permet de produire 800 roues de cylindre par jour (66 douzaines) au lieu de 150 (8 à 12 douzaines) au maximum par personne et par journée de 12 heures pour la fabrication manuelle. La même année 1869, un autre horloger des Fontenelles Léopold Glasson invente une machine réalisant les mêmes opérations, machine d'une conception différente qui sera largement diffusée après 1880. La production est élargie vers 1890 aux vis à bois, destinées notamment aux carrosseries de voiture (Peugeot sera un gros client). A cette époque, assurée par une soixantaine de personnes dont un certain nombre à domicile, elle consiste en rouages et pignons, axes, assortiments (échappements) à cylindre et vis. Les deux fils de Jules, Marc (1864-1927) et Anatole (1869-1927), prennent sa suite et fondent en 1910 la société Cheval Frères. Anatole s’en retire en 1913 et part pour Villars-sous-Dampjoux puis Montbéliard (où il sera négociant en faïence au 15 rue des Febvres).

Marc est rejoint après la première guerre mondiale par ses deux fils : Hubert (1900-1969) et Gabriel (1902-1957). L’électricité arrive au village en 1919 et en 1920, un atelier est construit (ou aménagé) à l’extrémité de la ferme côté route : il accueille une dizaine d’ouvriers, les autres travaillant à domicile. En 1924 débute la fabrication des tiges de remontoirs de montre, à l'aide de décolleteuses. Vers 1926, pour pallier le manque de main-d’œuvre, Hubert ouvre un autre atelier d’assortiments à cylindre à Maîche, dans une maison que la famille vient d’acheter au 19 rue du Mont Miroir. En 1929-1930 (vers 1932 d’après le cadastre), Hubert et Gabriel construisent une usine en retour d’équerre contre l’atelier de 1920. Ils fabriquent, sous la marque Cheval Frères (initiales C et F avec un cheval), des assortiments à cylindre destinés au rhabillage (réparation), des roues de cylindre et des roues d'ancre, des axes de balanciers et des plateaux, des tiges de remontoirs pour montre (et des couronnes de remontoir à partir de 1935), et beaucoup de vis à bois (pour les carrosseries automobiles puis à partir des années 1930 pour la fixation des carres sous les skis, etc.). A la veille de la deuxième guerre mondiale, l’entreprise exporte 80 % de sa production.

En 1939, la société Cheval Frères achète, au 4 rue de la Gare à Maîche, l’ancienne usine d’horlogerie Mauvais et Rondot (transformée en colonie de vacances) pour y installer une nouvelle unité de décolletage. Toutefois, l'échappement à cylindre déclinant face à celui à ancre, elle choisit de la convertir au travail du rubis pour la montre, fortement incitée en cela par le Comontre (Comité de la Montre), futur Cetehor, qui souhaite s’affranchir de la dépendance française vis-à-vis de la Suisse. L’entreprise met au point ses propres machines et les premières pierres sortent en 1943 de l’usine maîchoise, également dotée d’un atelier de décolletage produisant les couronnes de montre. A l'issue de la deuxième guerre, la société Cheval emploie plus de 100 personnes sur ses deux sites des Fontenelles (19 ouvriers en 1947) et de Maîche, et s'est spécialisée dans les rubis pour l'horlogerie, les couronnes et les vis. Toutefois, manquant de personnel administratif et d'encadrement, elle décide de s’implanter à Besançon. Associée avec d’autres fabricants de pièces pour l’horlogerie - les sociétés bisontines Lip (et sa filiale le Pignon français), Augé et Epiard, et la société Clérian du Russey -, elle crée en 1946 la Sidhor (Société d’Investissement pour le Développement de l’Horlogerie), qui fait construire en 1947-1948 une usine au 23 rue de la Mouillère afin d’héberger les associés (lesquels conservent toutefois chacun son indépendance). A partir de 1949, Cheval en occupe les troisième et quatrième étages.

En 1952, la Sarl des Ets Cheval Frères (au capital de 21 millions de francs) se dit "la plus importante maison française spécialisée dans la fabrication des fournitures d'horlogerie pour la réparation". Et d'énumérer : axes, cylindres, tampons, bouchons, couronnes, vis, roues, balanciers réglés, tiges de remontoirs, pierres en rubis. Elle acquiert en 1955 la société des Pierres françaises d'Horlogerie (rue des Jardins) à Besançon, quitte Maîche l'année suivante mais maintient l’unité des Fontenelles : une vingtaine de personnes y fabrique des couronnes de remontoir (dans l'usine) et s’occupe de polissage (dans l'atelier de 1920, prolongé par le bureau et l'entrepôt de laiton). Les fils d’Hubert, Guy (1927-2015) et Christian (né en 1933) reprennent l’affaire en 1957, rejoints par la suite par les fils de Guy, Patrick (né en 1950) et Didier (né en 1954). Dans les années 1970, Christian s'occupe du département Couronnes (production annuelle de plus de 25 millions de couronnes de remontoir et poussoirs pour montres à quartz), Didier du département Pierres (6,6 millions de pierres pour l'horlogerie et l'industrie par mois) et Guy de la fabrication des lasers (permettant soudage des métaux, découpe des matériaux durs et gravage) qui, lancée en 1972, donnera naissance en 1980 au département Laser et sous-traitance laser et en 2000 à la société Laser Cheval. L'entreprise ouvre une nouvelle usine à Ecole-Valentin (en deux tranches : 1972 et 1974), quitte la Sidhor en 1975 puis crée en 1981 le département Usinage des Matériaux durs (la famille Cheval cèdera en février 1989 la majorité de ses parts au groupe financier PGD - Participation-Gestion-Développement - puis ce sera le holding IMI - Instruments et Mesures industrielles - qui en prendra le contrôle en 1994). L’atelier des Fontenelles ferme en 1983 (il emploie encore six ou sept personnes). Il accueille un temps une petite entreprise de traitement de surface puis est désaffecté.