清末，隶属宿州临涣分州；民国初年，属宿县第七区。
抗战时期，称五沟区，属宿县所辖。
1950年7月，濉溪县设五沟区，辖马店等15个乡。
1958年9月，撤区设五沟人民公社。
1961年12月，撤五沟人民公社重设五沟区，辖五沟、韩村等6个公社。
1969年3月，撤区又设五沟公社。
1980年12月，再撤公社设五沟区，辖五沟、韩村、小湖、童亭、袁店、白沙、界沟7个公社。
1983年4月公社改乡，五沟区辖五沟乡、韩村乡等7个乡。
1992年4月撤区并乡，由界沟乡、五沟乡、童亭乡合并为五沟镇。
2004年，白沙镇并入五沟镇。