1919年，设大牛店镇。
1937年，属西崞县，归晋绥边区管辖。
1949年，属第一区，驻大牛店。
1955年，撤销区建制改乡，境内有南泉乡、大牛店乡、阳武乡、神山乡、沙峪乡。
1956年，境内设大牛店集镇乡、神山乡、沙峪乡。
1958年，成立人民公社时，属流金人民公社，驻薛孤。
1959年，单设大牛店公社。
1961年，境内新增上阳武公社。
1984年，恢复乡镇建制，为大牛店镇。
2001年，与上阳武乡合并为新的大牛店镇。
至今一直沿用此名。