清咸丰五年（1855年），析乡为局，设桃林局，领地字、榔山、狮子团，穆屯局的亦仁、赞公、周礼（部分）、仁合（部分）等7团。
民国元年（1912年）底，改局为乡，属桃林、祗园和九穆等乡。
1950年，划乡建政，设仁义、五柱、义合、京仁等4乡。
1956年，赞桥、东塘、五柱、豹山、丰厚、亦仁等6乡合并为桃林乡。
1958年，与麻塘乡合并为奋斗公社，后改为桃林公社。
1961年，析置桃林寺公社。
1966年，改为桃林公社。
1982年，复称桃林寺公社。
1984年3月，废社，复称桃林乡；同年6月，桃林乡撤乡，建桃林寺镇。
2015年12月，桃林寺镇、火天乡、新塘乡成建制合并设立桃林寺镇。