张堰镇旧名赤松里，相传汉留侯张良从赤松子游曾居此，故又称留溪、张溪，晋朝已形成商市，时称留溪镇。

唐代为御海潮置华亭十八堰，其中之一为张泾堰，镇袭堰名，俗称张堰，时设浦东场大使署于镇。

明代设金山巡检司署和税课局于镇。清代镇设有金山分府署。张堰镇之名从唐末五代沿袭至今有一千一百年。

清雍正四年（1726年）后属金山县。

1935年划张堰为留溪、钦明两镇。

1946年并为张堰镇，为县属镇；并设张堰区署，督导县境南片11个乡、镇。

1993年12月，张堰镇、张堰乡合并，建立了新张堰镇。