东汉永和三年（公元188年）于章安县东瓯地置永宁县，县城上塘属永宁乡三十九都，相传古时这里是一片湖塘水浦，下塘山（龙泉山）与屿山（蟾山）将水乡分成三塘（上塘、中塘、下塘）三浦（浦东、浦西、浦口）。县城地处屿山上部，故名上塘。1943年至1947年，称永嘉县沙头区水碓湾乡，后称沙头区上塘乡。1949年5月解放，在现辖范围内建立上塘、下塘、渭石、绿嶂4乡。1956年，原下塘乡的外山、栗树樟、横溪、岙底4村划给中塘乡，原渭石乡的山仓、河岙两村和绿嶂乡的敬仁村划给峙口，接着将4乡合并成立上塘乡。1957年绿嶂乡恢复，敬仁村复归。1958年8月永嘉县人民政府迁址于上塘。10月成立上塘公社驻地绿嶂陈岙村，辖绿嶂、中塘、路口、沙头、峙口、下寮6个管理区，原上塘乡作为县直属镇。1960年9月原古庙人民公社和上塘人民公社的沙头、峙口、下寮管理区合并，成立沙头人民公社，原上塘人民公社和中塘、路口、绿嶂管理区与上塘镇合并，称上塘镇人民公社，驻地迁至上塘。1961年上塘、中塘、路口分别调整为人民公社，绿嶂并入上塘镇人民公社，直属县领导。1964年上塘镇人民公社经省批准为建制镇，1980年正式成立上塘镇人民政府。1992年5月，原中塘乡、路口乡并入。2001年，原上塘镇、峙口乡、黄田镇3个行政村、罗东乡6个行政村合并为新上塘镇。