地名由来：因乡人民政府驻地原有一座寺庙在沟口而得名。

2011年10月，环境保护部授予庙沟镇2011年国家生态建设示范区之“全国环境优美乡镇”称号。

吴旗县庙沟镇是陕北黄土高原丘陵沟壑区，位于吴旗县西南部，距县城驻地28公里，北靠新寨乡，南邻长官庙乡，东临吴旗镇，西与甘肃省华池县桥川乡接壤，总面积371.7平方公里，辖12个行政村，86个村民小组，8281人。2004年，全乡工农业总产值达2400万元，财政收入52万元，农民人均纯收入1700元。

1998年以来，庙沟乡在吴旗县委、县政府的正确领导下，紧紧抓住西部大开发的机遇，按照“封山退耕、植树种植、舍饲养羊、草畜先导、强农富民”的逆向开发思路，大刀阔斧地进行了一场绿色革命，摆脱了传统农业“广种薄收、赿垦赿穷”的恶性循环桎梏，使全乡上下形成共识，走以生态平衡为基础的可持续发展之路。

近年来，庙沟乡以退耕还林（草）为基础，以草畜产业开发为主导，以二、三产业为补充的乡域经济发展迅猛，一个集约自给型农业、保护效益型林业、商品致富型畜牧业的经济发格局逐步形成。几年来，该乡累计完成国家确认合格面积10.77万亩（其中退耕还林合格面积6.58万亩，人均7.9亩），全乡治理水土流失面积180平方公里，新修基本农田7000亩，保留人工牧草8.6万亩，舍饲养羊1.528万只。栽植山杏、山桃林1.8万亩，营造沙棘林7.1万亩。

该乡交通便利，电力充足，通信通讯网络齐全便捷。境内有“横山寨”和“威边寨”两处古城堡遗址，由于境内石油资源比较丰富。近年来在厂油开发的带动下，饮食、服务业得到稳定发展。

庙沟乡将继续优化产业结构，不断加强基础设施建设，着力打造“牧草大乡、石油强乡”，为乡域经济的蓬勃发展再添生机。

历史沿革：

清代及民国时属甘肃省庆阳县。

民国三十一年（1942年），划归吴旗县。

1949年，划归甘肃省华池县。

1950年，复划归吴旗县，属三区。

1958年，属长官庙公社。

1961年，成立庙沟公社。

1984年，改设乡。

2015年6月28日，陕西省调整乡镇行政区划，撤销庙沟乡，设立庙沟镇。