该镇在解放前未形成独立建制，清末至民国初年城区设四隅，1928年署区称第一区，1947年称鲁城镇，1948年12月称城关区，1956年8月改称城关镇，1959年1月改称兖州人民公社，1962年1月改称城关人民公社，1984年5月改为城郊区，1986年12改为城郊乡，月1994年9月，撤乡设镇，命名新兖镇。
2000年12月，泗庄镇并入新兖镇，称新兖镇。
2005年8月，济宁高新区黄屯镇稻营管区的东稻营、西稻营、杨厂、东张村、老府庄、金村六个村划归新兖镇。
2007年8月2日，设立“山东兖州工业园区管理委员会”与新兖镇实行镇区合一管理。
2008年10月，划出34个村保留51个村，沿用新兖镇名称与兖州新兖工业园合为一体。
2013年5月，初新兖镇重新区划调整，划入大安镇33个村和山拖社区。