清同治三年（1864年），因自然集镇建于沙坪河和南沟河两溪之间，故得名双溪镇。
清属北路30地的水磨河、双溪河、围子坝、西公河等地。
民国十九年（1930年），属北部30坝的水磨河、鸡冠岩、双溪、滥坝、西公河等坝。
民国二十八年（1939年），属水磨乡4保。
1950年5月，设双溪乡属水磨区，驻地双溪。
1959年12月，成立双溪公社，住址双溪街。
1983年5月，设双溪区公所，住址双溪街，下辖5个乡。
1996年4月，撤区并乡建镇，撤销双溪区公所，设立双溪镇、水磨镇。
2011年7月，区划调整时，双溪镇、水磨镇合并成双溪镇，所辖区域为原双溪区4乡所辖范围。