秦汉时期为葭萌县县治。
明初期柏龙里为柏龙分司驻地，明后期改称柏龙驿，清改成柏龙乡。
清宣统三年{1911}年改为十四团区。
民国初属金帽乡和第十四（王家）团区。
1935年建柏龙联保处。
1940年建柏龙乡。
1950年建柏林乡，属广元县新场区公所。
1951年分柏林乡东部建赤岚乡（同年赤岚乡改名共和乡）。
1955年撤共和乡分别并入柏林、新场两乡。
1958年改柏林乡为柏林公社。
1965年属卫子区公所。
1966年境内新民大队划属太公公社。
1968年改柏林公社为柏林革命委员会。
1981年改柏林革命委员会为柏林沟公社。
1984年改柏林沟公社为柏林沟乡。
1985年属广元市市中区。
1986年属广元市卫子区公所。
1989年属广元市元坝区。
1992年将清水乡并入柏林沟乡，建柏林沟镇。
1995年复置清水乡。
2019年，撤销文村乡，将原文村乡文村社区、助国村、银丰村、双龙村、党阳村和原石井铺镇长岭村、八庙村所属行政区域划归柏林沟镇管辖。