汤丹，清属东川府，清嘉庆十九年（1814年）属东川府巧家厅向化里。
民国二年（1913年）设置巧家县后属巧家县第三区，1931年设汤丹区，1939年废区，先后设乡、镇。
中华人民共和国成立初改属会泽县新村区，1954年属东川矿区政府，设汤丹、姑庄、桃园、达朵、洒海、望厂、小河、中河8个乡。
1958年属东川市。
1959年设菜园人民公社和汤丹镇，1961年改汤丹镇为汤丹城市人民公社，1963年恢复镇名。
1961年菜园人民公社分设为菜园、桃园两个人民公社，1963年又分为小河、中河、望厂、菜园、桃园、前进6个人民公社。
1964年合并为菜园、桃园两个人民公社，1965年又合并为菜园人民公社，汤丹镇改设为办事处。
1984年5月改大队为乡，菜园公社和汤丹办事处合并为汤丹区公所，下设汤丹、滥泥坪2个镇和小河、兴隆、风景、新发、元宝、同心、石庄、中河、海子、洒海、黄草坪、望厂、姑庄、小田坝、梨坪、新桥、大地坡、三家村18个乡。
1988年1月改区公所为镇人民政府，所属汤丹、滥泥坪镇改设为2个办事处，18个乡改设为18个村公所。
1998年，东川撤市设区，属东川区。
2000年，在乡镇机构改革中，下属村委会改成村委会，镇名不变，所有村公所改村委会。
2005年11月，在东川区机构改革中，杉木乡并入汤丹镇，原杉木乡下辖的村委会变为汤丹镇下属村委会，村名不变。