玉溪镇域在周秦之际属蜀国。周代，今四川地区分割为巴、蜀两国，玉溪涪江两岸属蜀国，秦统一中国后，实行郡、县制，玉溪隶蜀郡。西汉高帝时，玉溪镇属广汉县。三国蜀汉时，属广汉郡德阳县。西晋时，李特据蜀，设德阳郡，领德阳一县。东晋安帝隆安二年（398年），新置遂宁郡（郡治在今县境大佛下县坝），领德阳县。

东晋孝武帝（373－396年）在位时，分德阳县设晋兴县，县治在今玉溪镇青石坝。西魏恭帝三年（556年），晋兴县更名始兴县，隶怀化郡。北周改西魏东遂宁郡为石山郡，始兴县隶石山郡，领今潼南涪江一带（含玉溪镇）。

隋初，废郡置州，始兴县隶遂州。开皇十八年（598年)，改始兴县名青石县，今玉溪镇境隶属青石县。炀帝大业三年（607年），遂州改称遂宁郡，青石县隶之。

唐高祖武德元年（618年），改遂宁郡复置遂州，仍领青石县。

元世祖十九年（1882年），并遂宁、青石二县入小溪县（县治在今遂宁市中区），玉溪镇隶遂宁州。

至民国元年，新建东安县，玉溪镇为东安县领地。

民国3年，东安县更名为潼南县，玉溪镇为属地至今。