清康熙十三年（1674年），始建。
民国时期，为永明县桃川乡。
1950年，设桃川镇。
1952年，撤镇改桃川区，辖11个乡。
1956年，撤区并乡，设桃川、源口、石枧乡。
1958年，公社化后，分设桃川镇和桃川人民公社，镇管辖3个居委会，公社管辖30个行政村。
1961年，恢复桃川区，辖11个公社。
1965年，撤区。
1966年，由上圩、下圩、石枧公社合并成桃川公社。
1986年，桃川镇和桃川乡合并，复为镇。
1995年，撤乡并镇，原上洞乡并入桃川镇。