夏、商兩代,境內屬于古徐州的屬地。
春秋戰國時期,境內先屬魯國,后屬楚國。
明洪武元年(1368年),境內隸屬海州直隸州。
滿清時期,屬海州沭陽縣韓山鎮。
民國二年(1913年),設湯溝鄉,位于漣水、灌云、沭陽三縣交界處,屬沭陽縣第五區。
民國二十九年(1940年),隸屬于東灌沭辦事處第二聯防區。
民國三十二年(1943年),劃入灌云縣曙紅區。
1949年,解放后劃入灌云縣曙紅區。
1957年,撤區并鄉,撤銷曙紅區,將所轄區域合并為三個鄉鎮,湯溝區域分屬曙紅鄉與海亭鄉。
1958年3月,劃歸灌南縣,并改為曙紅人民公社。
1958年9月,全縣實行人民公社化運動,湯溝區域分屬曙紅公社以及海亭公社。
1981年6月,由白皂、孟興莊兩公社西部部分大隊析出,成立湯溝人民公社。
1983年3月,鎮社分設時更名湯溝鄉。
1985年10月,撤鄉設鎮。