周慎靓王五年（前316年），油溪镇境域属江州县。
三国蜀汉章武年间（221—223年），分江州县设乐城县，县治今油溪镇。
南北朝西魏时（535—556年），油溪镇境域属之江阳县。
隋开皇十八年（598年），油溪镇境域属江津县。
北宋时，境域属江津石羊镇。
明代，属思善乡。
清初，属思善里。
民国二十六年（1937年），设油溪联保，属江津县第四区。
民国二十七年（1938年），改油溪联保为油溪镇。
1958年9月，改设油溪公社。
1961年12月，油溪公社改为油溪镇。
1993年12月，店子乡并入油溪镇。