地名由来：因镇人民政府所在地临北沟村而得名。

2022年6月，大北沟镇被授牌命名为平安内蒙古建设示范苏木乡镇（街道）。

大北沟镇位于多伦县西南45公里处，全镇总面积979平方公里。西与正蓝旗上都河苏木、黑城子牧场接壤，南同河北沽源县、丰宁县毗邻，东与淖尔镇、丰宁草原乡交界。海拔1400—1600米，属浅丘陵地带，年日照为2900—3000小时，平均气温0.8—1.5℃，有效积温1900--2100℃，年降水量385毫米左右，平均风速4.5—5.1米/秒，年平均湿度为60%--64%，年无霜期为95—110天。全镇辖28个行政村、两个社区、168个村民小组。8227户，35002人，其中农业户6982户，农业人口30450人。

耕地总面积32.8万亩，草场面积78万亩，水浇地面积3.5万亩。截至2006年6月，全镇退耕总面积141920亩，配套荒山10.34万亩。全镇优质奶牛存栏达到1.02万头，优质肉牛存栏达到2.3万头。2007年，城镇居民和农民人均纯收入分别达到3792元和3260元。