更新时间：2023-01-09 13:15
清代时期，称黄川里。
民国元年（1912年）后，称长富乡。
1949年后，长富乡改属第四区，辖17保。
1965年，成立大沟公社。
1983年，恢复乡建制。
2004年，把原掌里乡的韩家岔、掌里、庄湾、北山、孟家窑5村划归大沟乡管辖。
2015年，大沟乡撤乡建镇。
2011年末，大沟镇下辖14个行政村：新坪、大沟、刘沟里、郭家庄、孟家窑、宋坪、张家屲、厍家曲、通安城、王家集、庄湾、韩岔、掌里、北山；下设90个村民小组。
2020年6月，大沟镇下辖1个社区、14个行政村：宝川社区，新坪村、刘沟里村、宋家坪村、大沟村、厍家去村、郭家庄村、王家集村、通安城村、张家洼村、庄湾村、掌里村、韩家岔村、北山村、孟家窑村，镇人民政府驻大沟村。
大沟镇地处会宁县东北部，东邻宁夏回族自治区西吉县田坪乡，南接平头川镇、八里湾乡，西靠四房吴镇，北连土门岘镇、新塬镇，行政行政区域总面积285.7平方千米。
大沟镇地处旱山塬区，地势北高南低，山多川少，属于典型的黄土高原梁峁沟壑地形。主要山脉有沿串子梁，境内最高峰海拔2128米，最低点海拔1633米。
大沟镇属温带季风气候。1月平均气温-10.6℃，7月平均气温23.6℃。平均气温年较差45.6℃。生长期年平均152天，无霜期年平均140天，最长达166天，最短为114天。年平均日照时数2400小时，年总辐射136千卡/平方厘米。0℃以上持续期260天（一般为3月5日—11月20日）。年平均降水量350毫米，年平均降雨日数为49天，最多达54天（2008年），最少为9天（1994年）。降雨集中在每年7—9月，9月最多。
大沟镇境内河道为祖厉河支流。支流有两条，一条发源于平头川乡西湾，自东向西经本乡镇和甘沟驿镇入祖厉河，一条发源于宁夏回族自治区西吉县田坪乡，自东向西经本乡镇和四房吴镇、河畔镇入祖厉河。河道总长度27千米。
大沟镇主要自然灾害有旱灾、冰雹、霜冻、洪涝、病虫害等，每年不同程度受干旱、洪涝灾害影响。
2011年末，大沟镇总人口21546人，其中城镇常住人口420人，城镇化率1.9%。另有流动人口200人。总人口中，男性11204人，占52%；女性10342人，占48%；14岁以下2912人，占13.5%；15—64岁16268人，占75.5%；65岁以上2366人，占11%。人口均为汉族。2011年，人口出生率9.5‰，人口死亡率3.1‰，人口自然增长率6.4‰。人口密度为每平方千米75人。
截至2018年末，大沟镇户籍人口为19784人。
2011年，大沟镇农民人均纯收入3210元。
2018年，大沟镇有工业企业1个，有营业面积超过50平方米以上的综合商店或超市13个。
2011年，大沟镇农业总产值达7600万元，比上年增加5.4%，占生产总值的47%。粮食作物以玉米、小麦、马铃薯为主。2011年，生产粮食8804吨，人均416千克，其中玉米6708吨，小麦276吨，马铃薯1541吨。主要经济作物有黑瓜子、蔬菜等。蔬菜种植面积249亩，产量418吨。畜牧业以饲养生猪、牛、鸡、羊为主，2011年，畜牧业总产值1510万元，占农业总产值的19.7%。
2011年，大沟镇工业总产值110.5万元，占生产总值的0.6%。大沟镇有工业企业26家，职工96人。
2011年末，大沟镇有商业网点289个，职工381人。2011年，社会商品销售总额5680万元，比上年增长8.6%。有农贸市场1家。马铃薯集散市场4家，年成交额9800万元，比上年增长3.2%；劳务人口4100人，年劳务收入4200万元。
2011年末，大沟镇有小学12所，在校生1272人，专任教师125人，适龄儿童1344人，小学适龄儿童入学率100%；初中2所，在校生1438人，专任教师96人。初中适龄人口入学率99.8%，小升初升学率100%，九年义务教育覆盖率达99.8%。2011年，教育经费700万元。
2011年末，大沟镇有文化站1个，村级文化活动中心8个，农家书屋10个，总建筑面积720平方米，藏书3.1万册。
2011年，大沟镇最低生活保障人数5034人，支出456.1万元，比上年增长48%；大病医疗救助278人，支出48.3万元。发放优抚资金27.5万元，比上年增长20%。
大沟镇境内有国道G309经过。
大沟镇因镇人民政府驻大沟村而得名。
大沟烈士陵园位于会宁县大沟镇韩岔村堡子社东山脚下，陵园南北长约80米，东西宽约40米，面积约2400平方米。