地名由来：因乡镇府驻地沟口原有座寺庙而得名。

2019年1月，甘肃省爱国卫生运动委员会命名寺沟镇为2018年度甘肃省卫生乡镇（街道）。

岷县辖乡。1956年设寺沟、巴仁、白土坡乡，1959年改设南川公社，1961年更名为寺沟公社，1983年改置乡。位于县境西南部，距县城10公里。面积254.7平方公里，人口2万。212国道、岷(县)代(古寺)公路纵横过境。辖寺沟、张马路、老鸦山、舍扎、杨家堡、多纳、立珠、立林、朱麻滩、坞麻沟、八步川、绿沙、张家街、白土坡、巴仁、纸坊、扎地17个村委会。地处高山区，草原面积广阔，迭藏河纵贯境中部。农业主产小麦、青稞、马铃薯。为“岷当归”主要产地之一。有林场、种畜场。