1949年属中芳乡。
1956年,分属中芳乡和茶亭乡。
1961年,以山丫、茶亭2个公社的7个生产大队建沙河艺场(以沙河命名),同年改建沙河人民公社。
1983年,将原属戴北公社的田家山、白梗2个大队划归沙河公社,同年改为沙河乡,乡政府驻地东陵。
1999年,以“天目湖”命名置天目湖镇。
2000年,茶亭镇并入。
2004年,平桥镇并入。同年,天目湖旅游度假区管委会与天目湖镇合并,实行两块牌子一套班子管理。
2007年4月,大溪水库周边的山南、毛尖、洙漕和观山4个行政村划归天目湖镇管辖,形成今境。