宋代，三堂街鎮(zhèn)域屬潭州(今長沙市)，縣轄8鄉(xiāng)，三堂街在第三鄉(xiāng)境內。
元代，益陽升為州，縣以下區(qū)鄉(xiāng)里保無變異。
明代，益陽復降為縣，轄23里，鎮(zhèn)域屬四里和五里的一部分(即今合水橋境)。
清代，沿明制。
民國時期，鎮(zhèn)域為益陽縣三山鄉(xiāng)（但不轄合水橋，轄修山鎮(zhèn)部分）。
1949年10月，鎮(zhèn)域隸屬益陽縣第ll區(qū)。
1950年，劃鄉(xiāng)建鎮(zhèn)，鎮(zhèn)域隸屬益陽縣第11區(qū)范圍。
1952年2月16日，桃江從益陽縣析出置縣，鎮(zhèn)域是為第四區(qū)。
時四區(qū)還轄伍家洲、洋泉灣兩個鄉(xiāng)直至1956年。
1953年，稱三堂街區(qū)。
1958年，稱紅旗人民公社。
1959年，改為三堂街人民公社。
1961年，改為三堂街區(qū)公所。
1986年，改設為三堂街辦事處。
1995年，改設為三堂街鎮(zhèn)和烏旗山獨立鄉(xiāng)。
2006年，烏旗山獨立鄉(xiāng)和三堂街鎮(zhèn)合并成三堂街鎮(zhèn)，一直沿襲至今。