清康熙十三年（1674年），始建。

民国时期，为永明县桃川乡。

1950年，设桃川镇。

1952年，撤镇改桃川区，辖11个乡。

1956年，撤区并乡，设桃川、源口、石枧乡。

1958年，公社化后，分设桃川镇和桃川人民公社，镇管辖3个居委会，公社管辖30个行政村。

1961年，恢复桃川区，辖11个公社。

1965年，撤区。

1966年，由上圩、下圩、石枧公社合并成桃川公社。

1986年，桃川镇和桃川乡合并，复为镇。

1995年，撤乡并镇，原上洞乡并入桃川镇。