1961年6月，从察步公社析出，成立大岭山公社。

1983年10月，撤社建区，改称为大岭山区。

1986年11月，撤区建立大岭山镇。

截至2021年10月31日，大岭山镇辖2个社区、21个行政村：大岭山社区、农场社区、马蹄岗村、连平村、新塘村、杨屋村、大环村、大岭村、大片美村、金桔村、梅林村、大沙村、元岭村、大塘村、矮岭冚村、大塘朗村、鸡翅岭村、下高田村、百花洞村、旧飞鹅村、水朗村、颜屋村、太公岭村。镇人民政府驻大岭山镇德政街1号。

大岭山镇地处东莞市的中南部，中心位置约在北纬22°51′—22°57′，东经113°46′—113°52′，东至东南与大朗镇相邻，西南与虎门镇相连，南部分别与长安镇和深圳市的罗田村接壤，西至西北分别与厚街镇、南城街道、东城街道相接，北到东北与寮步镇相连。辖区总面积95.53平方千米。

大岭山镇是一个“六山”“一水”“三耕地”的丘陵地区。以山地丘陵、台地为主。南到西南以及西北的边缘地带，分布着海拔100米至530米的山岭数百个。以马鞍山、莲花山、大岭山（大鼓顶）、飞鹅岭、黄婆帐等为主要山峰，峰峦起伏，连绵不断，构成占全镇总面积25%的西南和西北山地。地势从西南向东北逐渐倾斜。山与山之间，间杂着一坷坷的梯田，自中部至东北边缘，为海拔100米上下，形如馒头的小山丘，星罗棋布。山丘与山丘之间均为缓坡冲积而成的梯级旱地或水田。在黄沙河沿岸，有海拔15米至30米之间的埔田。这些埔田称为大岭山镇的“小平原”。

大岭山镇地处北回归线以南，属亚热带季风气候。靠近南海沿岸，珠江口以东，受季候风影响，最高温度33℃，最低温度3℃~4℃，偶有霜冻和冰冻。年平均温度22℃。月平均温度22℃以上的有7个月（4~10月），其中7~8月平均在28℃以上。无霜期350天以上。年日照时间200天以上。1995年以来气温逐渐升高，夏天最高气温37~38℃，甚至40℃。

大岭山镇境内河流主要包括黄沙河、大陂海（松木山水库）和马尾（山）水。黄沙河水源于大岭山西南的黄帐山（又称北流水）北麓，在大岭山境内，从成河地段起约15千米，集水面积约70平方千米，年径流量3000至3500万立方米。大陂海（松木山水库）水系这支水系又分为三支分水，总流域面积25平方千米。第1支分水杨屋水，分别源于枫树坑水库、黄坭坑、滑坑水库和颜屋的石槽坑水库，在杨屋东埔桥汇集后，经东埔河流入松木山水库。第2支分水是元岭水，源于元岭村地域内各支水流，分别汇入松木山水库。第3支分水是大坑洞水，源于莲花山东北麓的大坑洞水库，经平埔、鞋岭、在金狮洞流入松木山水库。马尾（山）水系源于马鞍山西南面的新崖坑水库，流域面积约2平方千米。从新崖坑水库出库后，经长安镇的莲花湖，注入马尾河。

大岭山镇境内已查明矿藏3种，包括硫铁矿、钨矿和陶土。其中硫铁矿分布在小莲花山西北面土名铜坑的半山腰间；钨矿分布于大岭山镇西北方旧飞鹅村后飞鹅山后段西北半山腰；陶土（又称钾长石，当地人称白泥）分布在矮岭缶村东南约一千米的“白坭山”及大环村西侧的老虎岩水库。大岭山镇地下水资源蕴藏量3.7亿立方米。其他资源包括花岗岩、片麻岩、腐殖酸土、水松木、野生动物和野生植物。

截至2020年末，大岭山镇户籍人口有66422人。

2020年，大岭山镇实现生产总值302.1亿元，增长6.2%；固定资产投资总额87.3亿元，增长26.8%；各项人民币存款余额319.1亿元，增长24.2%；一般公共预算收入11.68亿元，可比增长5.71%。

2020年，大岭山镇共有国家高新技术企业210家（2020年新增73家）、省级重点实验室1家、省级工程技术研究中心1家、市级工程技术研究中心8家、自建研发机构规上工业企业172家、科技企业孵化器1家。

2020年末，大岭山镇辖区营业面积50平方米以上的综合商店或超市有887家。

大岭山镇地处广深科技创新走廊（东莞段）的核心轴及东莞市区、松山湖、滨海湾三大片区的中心节点上，境内有广深珠、莞深、常虎、龙大等高速均在镇内（旁）设有出口，107国道、厚大路、石大路横贯全镇，到虎门高铁站、宝安机场、白云机场等。

2020年，大岭山镇建成省级重点实验室1家、省市两级工程技术研究中心22家。

2020年，大岭山镇累计新增公民办中小学、幼儿园优质学位12825个。

2020年，大岭山镇完成大岭山中学扩建和大岭山新风中学宿舍楼工程建设，新增学位500个、宿位2520个。

2020年，大岭山镇帮助企业成功申请19.3亿元工业贷款，累计减免企业租金及社会保险等费用6.5亿元，发放各类稳就业促就业补贴1901.9万元。发放稳就业、促就业补贴1433.6万元。

2020年，大岭山镇完成16个村（社区）美丽幸福村居建设工作，完成大岭山大道等39条道路升级改造。

大岭山镇因以境内的大岭山而故名。

2011年末，大岭山镇有国家重点文物保护单位9处，市级文物保护单位12处。广东东江纵队纪念馆为纪念中国共产党领导的华南抗日武装之一——广东人民抗日游击队东江纵队而建立的纪念性博物馆，位于大岭山镇大王岭村，于2005年9月3日建成对外开放，纪念馆以东江纵队历史遗迹、全国重点文物保护单位大岭山抗日根据地旧址为依托，是广东省规模较大的抗日战争类博物馆。另有玉皇庙、圣帝庙、八仙庙、观音庙、哪吒庙、福德庙、土地庙等庙宇8间。有挂榜石、马鞍石、听泉洞、紫霞泉、猪首石、鲤鱼石、金鸡石、龙珠石与龙岩古迹、犀牛献月等胜迹。

大岭山镇境内大部分使用粤语（本地话），小部分讲客家话。

马山自然保护区，为东莞四大自然保护区之一，位于大岭山镇中心区以西6千米，山中马山庙又名七姐庙，建于宋代，盛于明代，历来香火鼎盛。

2021年1月，大岭山镇入选2020年重新确认国家卫生乡镇（县城）名单。

2021年11月10日，大岭山镇（荔枝）被农业农村部认定为第十一批全国“一村一品”示范村镇。

2022年7月，大岭山镇入选广东省“互联网+”农产品出村进城工程省级试点县。

2023年9月24日，入选“2023中国乡镇综合竞争力百强”，排名第48。

2023年10月20日，入选“2023年全国综合实力千强镇”，排名第78。