因原三十里铺集距老阜阳城三十里而得名。

1948年置三十里铺乡，属洄溜；1956年7月撤并；1958年10月属王店公社；1961年1月建立三十里铺人民公社，属王店；1969年3月撤并社，成立三十里铺大公社；1979年10月建划社，属王店三十里铺公社；1983年7月改称三十里铺乡；1992年2月撤并乡，由洄溜,吴寨,三十里铺,岔路口四个乡合并成立三十里铺大乡，属阜阳市；1996年1月阜阳撤地设市，为颍州三十里铺乡；2000年2月撤销三十里铺乡改为颍州三十里铺镇。

2003年11月划出卞寨,穆庄,十八里铺3个村，归阜阳市经济技术开发管辖。

2006年12月又划出腰庄,岳寨,新街3个村归阜阳市经济技术开发管辖。

2010年三十里铺镇辖龙王店,岔路口,唐寨,李门楼,大王新村,田园,左庄,陈郢,高楼,园岭10个村，三十里铺,洄溜2个居委会。

2015年12月三十里铺镇龙王店,岔路口2个村交由京九路街道托管，袁集镇宁大整村，安徐村,四十铺村部分自然庄交由三十里铺托管。

镇政府距颍州政府11千米。

2018年末，全镇辖三十里铺,李门楼,大王,双寨,左庄,陈郢,港口7个，洄溜1个居委会和高楼,宁大,小赵3个村。