清康熙十三年（1674年），始建。
民國時(shí)期，為永明縣桃川鄉(xiāng)。
1950年，設(shè)桃川鎮(zhèn)。
1952年，撤鎮(zhèn)改桃川區(qū)，轄11個(gè)鄉(xiāng)。
1956年，撤區(qū)并鄉(xiāng)，設(shè)桃川、源口、石枧鄉(xiāng)。
1958年，公社化后，分設(shè)桃川鎮(zhèn)和桃川人民公社，鎮(zhèn)管轄3個(gè)居委會，公社管轄30個(gè)行政村。
1961年，恢復(fù)桃川區(qū)，轄11個(gè)公社。
1965年，撤區(qū)。
1966年，由上圩、下圩、石枧公社合并成桃川公社。
1986年，桃川鎮(zhèn)和桃川鄉(xiāng)合并，復(fù)為鎮(zhèn)。
1995年，撤鄉(xiāng)并鎮(zhèn)，原上洞鄉(xiāng)并入桃川鎮(zhèn)。