大寺镇历史悠久，先秦时期，属百越之地，秦始皇统一中国后，归属秦设象郡所辖。汉朝至晋朝时期，钦州属交州合浦郡，南朝末元嘉设末寿郡，梁代属安州。

唐武德五年（公元622年）改宁越郡为钦州总管府，元改为钦州路，明初改为钦州府，万历年间形成大寺镇古圩场，相传明朝中期，三个和尚前来这里化缘传道，并在古圩场北面的大寺江岸上建成一座寺庙（北帝庙原址），“大寺”亦因此得名。

清朝时期，大寺初属永乐乡一图，后属新立乡二图。

民国19年始设大寺镇及大寺乡， 30年合并为大寺乡。

民国年间改为钦县，属广东省钦廉专署所辖。

中华人民共和国成立后，1950年设大寺乡，属广东省设钦廉行政专员公署，1951年改隶广西省，1955年复隶广东省，贵台镇曾一度合并到湛江专区。

1957年7月拨入钦北壮族自治县（简称钦北县，县治所在大寺镇），将今镇境分为大寺、附城、屯强、南间4个乡（镇），1958年秋并为大寺大公社，1958年11月15日随钦北县并回钦县，1959年4月设大寺公社，1984年9月改为镇，镇治大寺圩。

1994年6月28日，经国务院批准，撤销钦州地区，设立地级钦州市，大寺镇划归钦北区。