解放前，1940年属佛坪县蒲河乡第四保（三郎沟）。
1949年12月8日，佛坪县解放后，废除区、乡、村制，属蒲河区（区公所驻陈家坝）北沟乡辖。
1950年5月起属佛坪县第二区（区公所驻陈家坝）北沟乡辖。
1952年属佛坪县第三区（区公所驻陈家坝）三郎沟乡辖。
1956年属县直辖陈家坝乡。
1958年9月15日，撤销区、乡、村建制。
建立人民公社，实行政社合一，公社辖生产大队。
三郎沟大队属蒲河公社。
1958年11月撤销佛坪县后，属石泉县蒲河区陈家坝管理区。
1961年9月，恢复佛坪县后，属石墩河区陈家坝管理区。
1962年7月，撤销区建制，成立人民公社，属陈家坝公社。
1967年陈家坝公社更名为东方红公社。
1973年陈家坝公社恢复原名。
三郎沟大队属陈家坝公社。
1984年5月，人民公社更名为乡，三郎沟大队改为三郎沟村，1996年7月撤乡改镇，三郎沟村属陈家坝镇至今。