明正統七年（1442年），設三水鄉。
清康熙年間（1662-1722年），屬漢州水村。
宣統元年（1909年），設三水鄉。
民國十九年（1930年），鄉改鎮。
民國二十四年（1935年），分為三水上鎮、三水下鎮。
民國二十九年（1940年），合并為三水鎮。
1950年初，鎮改鄉，屬廣漢縣第一區。
1952年，三水鄉（部分）改三水鎮，其余轄區仍為三水鄉。
1956年，撤區，由縣直轄。
1958年，鄉改公社。
1979年，三水鎮并入三水公社。
1981年8月，公社改鄉，析置三水鎮。
1984年，三水鄉并入三水鎮。
2019年，撤銷和興鎮，將原和興鎮所屬行政區域大部分劃歸金魚鎮管轄。
將原和興鎮國防村、華嚴村所屬行政區域劃歸三水鎮管轄。
2021年5月，將漢州街道（原新豐街道）高店社區所屬行政區域劃歸三水鎮管轄。