地名由来：早年此村沟梁多长油桐树，且有一寺院，被称“桐沟寺村”，后将“桐”谐音为“同”，得名同沟寺。

同沟寺镇是地处县城东北，是一个典型的丘陵镇，总面积206平方公里，全镇共辖10个村，100个村民小组，总人口18885人。阳安铁路、108公路、北环路自西向东穿境而过，外坝河自北南下流入汉江。镇政府驻同沟寺村。

历史沿革：

中华民国元年（1912年）后，先为勉县东区三段所辖，后为铎水（乡）联保，再后又划归黄龙乡，系第三、第四保。

1949年10月后，设祝家湾乡。

1958年，成立祝家湾管理区。

1965年，成立祝家湾公社。

1968年，更名常红公社。

1976年，复称祝家湾公社。

1983年，改为祝家湾乡。

1995年12月，将原祝家湾乡的联丰、晨光、同顺、西坪、金丰、五塘村，官沟乡的照壁山、大坝、中田坝、官沟、金光、谷家沟、易家湾、张家沟，柳坝乡的柳坝、双古墓、柏树沟、瓦房沟共18个村合并为同沟寺镇。

2001年12月，将原辖的18个村合并为联丰、晨光、同沟寺、金丰、照壁山、中田坝、官沟、金光、谷家沟、柳坝10个行政村。

2011年，同沟寺镇乡镇机构改革时，将联丰村划归周家山镇管辖。