西周属鲁国，春秋属鲁国阚邑。
民国时期属汶上县。
1949年划归平原省南旺县第五区。
1953年属嘉祥县第十五区。
1958年初成立张楼乡，同年8月划归红旗人民公社，同年12月撤销嘉祥县建制，划归济宁市。
1962年恢复嘉祥县，成立张楼人民公社。
1980年地名普查时，因与微山县张楼人民公社重名，1982年经省政府批准，更名为大张楼人民公社，1984年农村体制改革中更名为大张楼乡，2000年11月撤销大张楼乡、红运乡，合并设立大张楼镇，并沿用至今。