元代時期，西大灘鎮境域為西涼府所轄。

明正統三年（1438年），為古浪守御千戶所轄。

清代時期，由涼州衛管轄。

民國二十五年（1936年），為永登縣天祝區第二保。

1952年2月，為天祝自治區蓋寧鄉、代乾鄉，屬夏瑪區。

1961年12月，為西大灘、代乾、南沖公社和西大灘、黑馬圈河牧場，屬夏瑪區。

1968年10月，合并為西大灘公社。

1983年5月，分設為西溝、代乾、西大灘和南沖鄉，屬夏瑪區。

1985年10月，撤區并鄉，為西大灘鄉。

2017年1月，西大灘鄉撤鄉建鎮。