轄區民國時期為白象鎮。
1949年5月后沿稱白象鎮；1950年設白象區；1956年撤區并鄉時，萬家、三山、長安、豹嶼、茗西等鄉及石北鄉的石船村并入稱白象鄉；1958年9月公社化時，建白象公社，11月并入柳市公社；1959年2月恢復白象公社；1961年管理區撤銷，成立白象鎮公社；因與甌海縣白象公社重名，1982年10月改稱北白象公社；1984年政社分設，改稱北白象鄉；1985年4月經省人民政府批準，改為建制鎮，1992年5月，茗嶼鄉、萬家鄉、洪渡橋鄉并入，仍稱北白象鎮。
鎮政府駐象南西路139號。
2011年5月，磐石鎮建制撤銷，其行政區域并入北白象鎮；2015年12月，北白象鎮又劃出部分區域復置磐石鎮。