1957年8月，属静海县大南河乡。

1958年3月，西郊区将28个乡合并为15个乡，大寺乡和大芦北口乡合并，称大芦北口乡，原大任庄乡、张道口乡、南里八口乡合并，称大任庄乡。8月，东风（后称卫南）人民公社成立，境内有三个联村生产大队。

1959年，在3个联村生产大队的基础上建立大芦北口、大寺、大任庄3个管辖区。

1963年，卫南人民公社及管理区建制撤销，境内分别成立大芦北口和大任庄2个人民公社，张道口、门道口并入梨园头人民公社。

1964年，大芦北口人民公社增加南里八口、北里八口、贾庄子3个生产大队，成立大寺人民公社。原大任庄人民公社撤销，大任庄、周庄子、倪黄庄也并入梨园头人民公社。

1967年10月，大寺人民公社建立革委会筹备组。

1968年2月，建立大寺人民公社革委会。

1969年7月，梨园头人民公社的大任庄、周庄子、倪黄庄、张道口、门道口5个生产大队和小卞庄人民公社的青凝侯大队并入大寺人民公社。

1980年4月，撤销大寺人民公社革委会，成立大寺公社。

1983年6月，由大寺公社改为大寺乡。

1995年12月，由大寺乡改为大寺镇。

2020年12月，将外环南路以北，友谊南路以西区域划入津门湖街道。

2016年末，大寺镇下辖龙居、泉集里2个社区，大任庄、周庄子、贾庄子、王庄子、石庄子、李庄子、倪黄庄、大寺、南口、北口、芦北口、张道口、门道口、王村、青凝侯15个行政村。

截至2020年6月，大寺镇下辖5个社区、15个行政村：泉集里社区、龙居花园社区、福特纳湾社区、博文苑社区、远洋万和城社区、大寺村、王村、芦北口村、青凝候村、王庄子村、石庄子村、李庄子村、南口村、北口村、贾庄子村、大任庄村、周庄子村、倪黄庄村、张道口村、门道口村，镇人民政府驻静水道1号。

大寺镇，位于天津市西南部、西青区东部，东与津南区毗邻，南与王稳庄镇相依，西与精武镇接壤，北靠外环线与李七庄街道相邻，区域总面积78.36平方千米。

大寺镇地处河流冲积与海积平原交错地带，平均海拔3米；地势平坦。

大寺镇属温带季风气候，四季分明，冷暖宜人；年平均气温11.6℃；1月平均气温-5.1℃，7月平均气温26℃；年平均降水量590毫米；无霜期年平均184天。

大寺镇有卫津河流经境内，津港运河、大沽排污河贯通南北。

2011年，大寺镇有耕地1.6万亩。大寺镇地处王兰庄地热异常区，地热资源丰富，水温58℃—84℃。

2016年末，大寺镇总人口46247人，其中城镇常住人口27286人，城镇化率59%；另有流动人口8.4万人；总人口中，男性22930人，占49.6%；女性23317人，占50.4%；14岁以下8865人，占19.17%；15—64岁32076人，占69.36%；65岁以上4306人，占11.47%；以汉族为主，达45587人，占98.57%；有满、朝鲜、回、蒙古等20个少数民族，共660人，占1.43%。2016年末，大寺镇人口出生率16.54‰，人口死亡率11.22‰，人口自然增长率5.32‰，人口密度为每平方千米520人。

截至2017年末，大寺镇常住人口为111882人。截至2018年末，大寺镇户籍人口为47272人。截至2019年末，大寺镇户籍人口为44366人。

2010年，大寺镇完成生产总值47.07亿元；三级财政收入6.66亿元；固定资产投入49.79亿元；农民人均纯收入16633元。

2016年，大寺镇本级财政总收入5.73亿元，比2015年增长9.21%；三级财政总收入1.51亿元，比2015年增长17.42%；总税收15.7亿元。

截至2018年末，大寺镇有工业企业393个，其中规模以上42个，有营业面积超过50平方米以上的综合商店或超市121个。

截至2019年末，大寺镇有工业企业367个，其中规模以上42个，有营业面积超过50平方米以上的综合商店或超市121个。

2010年，大寺镇实现农业增加值7063万元。

2016年末，大寺镇有各类工业企业354家，其中规模企业47家，超亿元企业13家；全年实现工业总产值为142.7亿元，比2015年减少26.36%；焊接材料行业比重占规模企业的30.6%；钢铁制造业行业比重占规模企业的16.7%；生物医药行业比重占规模企业的3.1%；汽车零部件行业比重占规模企业的2.4%；其它行业比重占规模企业的47.3%。大寺镇形成了以医药、精细化工、钢材改制、轻工、饮食、金属制造、焊接材料、仓储等为主导行业的工业产业格局；有天津西青经济技术开发区和天津市微电子开发区坐落境内。

2016年，大寺镇限额以上批发零售业销售总额达482.98亿元。

2016年末，大寺镇有幼儿园34所，在园幼儿3515人，专任教师335人；小学7所，在校生4626人，专任教师313人，小学适龄儿童入学率100%；初中1所，在校生1227人，专任教师114人；初中适龄人口入学率、小升初升学率、九年义务教育覆盖率均达100%。

2016年末，大寺镇有文艺团体27个，年演出150场；综合性有文化活动中心1个，建筑面积2200平方米；有镇级图书馆1个，建筑面积约100平方米，藏书2000余册；2个社区和15个行政村、4个社区均有约200平方米的文化活动中心。2016年末，大寺镇有体育场地10处，有各级社会体育指导员120人。大寺镇每两年定期举办大寺镇全民运动会。2016年末，大寺镇安装户外健身器材47套，经常参加体育活动的居民占常住人口的60%以上；有线电视用户数为1.54万户，覆盖率100%。

2016年，大寺镇最低生活保障户数149户，人数265人，支出218.89万元，比2015年增长37%，月人均688元，比2015年增长51%；医疗救助76人次，共支出34.20万元，比2015年增长0.05%；国家抚恤、补助各类优抚对象80人，抚恤事业费支出140.42万元，比2015年减少12%；有社区服务设施21个，社区日间照料床位数17张。2016年，大寺镇463人下岗失业和就业困难人员实现了再就业，其中城镇居民就业48人、农业户籍居民就业415人；新增城乡居民养老保险参保751人；新增征地养老保险42人。

大寺镇有津淄公路、津港公路、友谊南路（延长线）及李港铁路纵贯南北，外环线、梨双路、芦北路横穿东西，赛达大道贯穿其境。

大寺镇因宋朝雍熙年间（984年至987年）所建的雍熙寺而得名。

2021年1月，大寺镇被全国爱国卫生运动委员会命名为2020年国家卫生乡镇（县城）名单。

2022年5月，共青团天津市委员会授予大寺镇团委“天津市五四红旗团委”称号。