镇名始于1939年，取定山、后洋塘各一字而成。
宋属归仁乡周岙保。
明属归仁乡二都、三都。
清属归仁乡十七都、二十一都，宣统二年为奠南乡，昌石镇地。
1929年析为镜湖、灵照、竿强、双峰、周扬、芦洋、大泥塘上、大泥塘下8乡，属第五区。
1934年，合镜湖、金鸡（今属昌国镇）为金田乡；合双峰、周扬为周峰乡；合灵照、竿强为灵岩乡；合上、下大泥塘为大泥塘乡。
1936年属第三督导区。
1939年，周峰、灵岩及金田部分并置峰北乡，芦洋、大泥塘并置定塘乡。
1941年属石浦区。
1946年为峰北乡、灵照、华塘3乡地，直属县。
解放后属石浦区，1950年4月，灵照乡属新桥区。
1951年，析建定塘、下营、大塘、中楼、镜田5乡，9月，定塘、下营、大塘、中楼4乡属昌国区。
1952年6月改昌国区为定山区，翌年8月，镜田乡划归定山区。
1956年，并中楼、镜田置中楼乡，并定塘、下营置定塘乡。
1958年9月，析3乡为楼下舍、田洋湖、定塘、下营、大塘5大队，属定山公社。
1959年11月，合为中楼、定塘、大塘3管理区。
1961年10月改为3公社，属定山区。
1983年撤社建乡。
1987年4月，定塘乡改为建制镇。
1992年5月，中楼、大塘2乡并入定塘镇，直属县。
2004年8月镇内调整行政村。
2020年调整行政村。