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。