元代时期，打柴沟镇境域属庄浪县。

明代时期，庄浪县改庄浪卫。

清乾隆十八年（1753年），由庄浪茶马同知管理。

民国元年（1912年）后，由平番县管辖，属甘凉道。

民国三年（1914年），属庄浪茶马理番同知。

民国十七年（1928年），属永登县。

1949年10月，为天祝区第七乡。

1958年12月，为金强公社打柴沟大队。

1961年12月，为打柴沟公社。

1962年7月，分设为河东、金强驿、友谊、打柴沟4公社。

1968年10月，复合并为打柴沟公社。

1983年5月，撤销打柴沟公社，设打柴沟、下河东、火石沟乡，属金强区。

1985年10月，打柴沟、下河东、火石沟3乡合并成立打柴沟镇。