柏家沟镇旧时属开原县。
清光绪三十二年（1906年），法库建制后，划归法库直隶厅，属正东路巡警分区，分区驻地设在调兵山村。
宣统二年（1910年），实行地方自治，属法库东二乡，乡自治会驻地设在柏家沟村。
民国二年（1913年），法库厅改县。
民国十二年（1923年），实行区村制，属法库县第二区，区公所驻地设在调兵山村。
民国十七年（1928年），属第二区。
伪满时期，分属柏家沟、东头台子、公主屯3个主村，18个副村（自然屯）。
国民党占领时期，沿用伪满村屯区划，村改乡，屯改保。
民国三十七年（1948年）2月，属法库县第二区。
1956年，撤销区村制，分属大六家子、东头台子、柏家沟、大泉眼4乡。
1958年2月，并乡，划归柏家沟。
1958年9月，柏家沟、和平2乡合并为满天红公社。
1961年，划出西南部的泡子沿、高丽房2村划归调兵山公社。
1962年，划出北部22个村屯，成立和平公社；同时划出大明安碑村归大明镇。
1968年6月，成立柏家沟公社革命委员会。
1981年，改柏家沟公社管理委员会。
1984年，实行乡村制，改为法库县柏家沟乡。
1991年8月，柏家沟乡撤乡设镇。