新中國成立前，屬于都蘭縣轄區(qū)。

1959年1月，海西蒙、藏、哈薩克族自治州遷駐大柴旦，設立大柴旦市，成為自治州首府。

1963年8月，柴達木工作委員會并入海西蒙古族藏族哈薩克族自治州。

1964年7月，撤銷大柴旦市，設立大柴旦鎮(zhèn)，隸屬海西蒙古族藏族哈薩克族自治州。

1992年1月27日，設立縣級大柴旦行政委員會，為州人民政府的派出機關。

1993年3月，保留大柴旦鎮(zhèn)。

2005年11月21日，撤銷大柴旦行委魚卡鄉(xiāng)，并入大柴旦鎮(zhèn)，并更名為柴旦鎮(zhèn)。