清咸豐五年（1855年），析鄉(xiāng)為局，設桃林局，領地字、榔山、獅子團，穆屯局的亦仁、贊公、周禮（部分）、仁合（部分）等7團。

民國元年（1912年）底，改局為鄉(xiāng)，屬桃林、祗園和九穆等鄉(xiāng)。

1950年，劃鄉(xiāng)建政，設仁義、五柱、義合、京仁等4鄉(xiāng)。

1956年，贊橋、東塘、五柱、豹山、豐厚、亦仁等6鄉(xiāng)合并為桃林鄉(xiāng)。

1958年，與麻塘鄉(xiāng)合并為奮斗公社，后改為桃林公社。

1961年，析置桃林寺公社。

1966年，改為桃林公社。

1982年，復稱桃林寺公社。

1984年3月，廢社，復稱桃林鄉(xiāng)；同年6月，桃林鄉(xiāng)撤鄉(xiāng)，建桃林寺鎮(zhèn)。

2015年12月，桃林寺鎮(zhèn)、火天鄉(xiāng)、新塘鄉(xiāng)成建制合并設立桃林寺鎮(zhèn)。