大垌历史悠久，先秦时期，属百越之地，秦始皇统一中国后，大垌归属象郡所辖。
汉朝至晋朝，大垌属交州合浦郡，南朝末元嘉设末寿郡，梁代设安州。
唐武德五年改宁越郡为钦州总管府，元改为钦州路。
明嘉靖十五年（1536年）至清末，属钦州、钦州直隶州的中和坊。
民国元年（1912年），钦州直隶州撤销，始置大垌乡，属广东省钦县。
解放后，1950年6月，设大垌乡。
1951年春，分为6个小乡。
1957年，合并为大垌乡。
1958年秋，属小董大公社。
1959年，设大垌公社。
1960年冬，并入小董公社。
1961年6月，分置大垌公社。
1984年9月，复改为乡。
1994年6月28日，经国务院批准，撤销钦州地区，设立地级钦州市，钦州市分钦南区和钦北区，大垌镇属钦北区。