清初時(shí)期，大孤家子鎮(zhèn)境域?qū)勹F嶺縣。

清光緒三十二年（1906年），劃歸法庫直隸廳，屬正南路巡警分局（駐地大孤家子）。

清宣統(tǒng)二年（1910年），實(shí)行地方自治，屬法庫撫民廳南一鄉(xiāng)（自治會(huì)駐地大孤家子）。

民國二年（1913年），法庫廳改縣，政區(qū)沿襲舊制。

民國十二年（1923年），實(shí)行區(qū)村制，屬第三區(qū)，區(qū)公所駐地大孤家子村。

民國十七年（1928年），仍為三區(qū)。

偽滿時(shí)，分屬大孤家子、二道房兩村。

民國三十七年（1948年）2月，屬第三區(qū)，區(qū)政府所在地大孤家子。

1956年，撤銷區(qū)村建制，分屬大孤家子、牛其堡2鄉(xiāng)。

1958年2月，合并為大孤家子鄉(xiāng)。

1958年9月，大孤家子、馮貝堡2鄉(xiāng)合并為東方紅公社。

1959年，更名大孤家子公社。

1961年，東部12個(gè)大隊(duì)劃出設(shè)立馮貝堡公社。

1962年，增設(shè)李貝堡大隊(duì)。

1968年6月，改為大孤家子公社革命委員會(huì)。

1981年，改公社管委會(huì)。

1983年，改大孤家子鄉(xiāng)。

1984年8月，改大孤家子鎮(zhèn)。