1949年属中芳乡。
1956年，分属中芳乡和茶亭乡。
1961年，以山丫、茶亭两公社的7个生产大队建沙河园艺场，同年改称沙河人民公社。
1983年，将戴北公社的田家山、白梗2大队划归沙河公社，后改为沙河乡。
1999年，撤销沙河乡设天目湖镇。
2000年，茶亭镇并入。
2004年，平桥镇并入。
2007年4月，大溪水库周边的山南、毛尖、洙漕3村委会和观山、埝前、东顶、鲁村等部分自然村划归天目湖镇管辖，形成今境。
沿用至今。