张堰这个地名，承载着厚重的历史底蕴。“张”字的来历，传说可追溯至两千年前的西汉，开国功臣张良功成身退后追随赤松子游，曾到此隐居。张堰镇上至今仍保留着“留溪路”的街名，印证了这一传说。“堰”字则指唐末五代（约公元907年）所建华亭濒海之“堰海十八所”，至清乾隆年间，“所存者唯张泾一堰”。张泾堰的遗址，就在今张堰镇石皮弄口。张堰镇正是建造在古代张泾堰的旧址之上。

张堰经历过沧海桑田的变迁。其南面的大金山、小金山、浮山（俗称乌龟山）一带，曾是上海地区最古老的城市——周代康城的所在地，坐落在大金山脚下。后因海潮侵蚀，至南宋时期，三座岛屿陷入海中。张堰也深受海水影响，宋乾道二年（1166），转运副使姜诜在此设置张堰闸，即“张泾闸”，位于今桑园村，当地名为“闸上”的地方便是历史遗存。桑园村北部还有“晒盐地”的地名，提示着人们这里曾是晒盐之处。张堰的“一堰一闸”年代久远：张泾堰距今约1200年，比元朝开国早三个半世纪以上；张泾闸距今858年，比元朝开国早一个多世纪。这些遗址若经考古发掘，其价值不会逊于上海市区的志丹苑元代石闸遗址。

近年来，张堰有过重大考古发现，将历史向前推进了数千年，但因考古学家暂时未作深入发掘，许多标志性历史遗存已遭人为或自然毁损。但仍有不少遗存可供游人赏玩缅怀。例如，“三命坊”遗址位于张堰镇中大街政安弄口南边，尚存一根石柱，是为明代吴梁所立三命坊的原址旧物。

1993年12月，张堰镇与张堰乡合并，建立新张堰镇。2001年，张堰镇创建成为上海市一级卫生镇和上海市文明镇，并被列为爱国主义教育基地。镇上民风淳朴、生活有序，连续三年被授予治安稳定单位。张堰镇已被列入上海市城市总体规划的中心镇，是上海市重点发展的区域。

上海南社纪念馆位于张堰镇新华路139号的姚光故居内，于2004年5月建立，是国内首个全面陈列南社历史人物事迹的纪念馆，综合反映了20世纪初中国先进知识分子参与社会革命及各种文化活动的史实。纪念馆于2009年1月免费向社会开放，2010年4月创建成为国家AAA级旅游景区。陈列内容分为“青史垂功、烈士流芳、舆论开先、教育兴邦、绩学扬辉、翰墨凝馨、格致求精、家学承宗、巾帼争光、海外蜚声”十大部分。姚光故居建于清光绪十七年（1891）以前，是典型的清末民国初年建筑风格，为中轴线左右对称的院落布局。姚光（1891～1945），张堰人，为南社第二任主任，故居曾是他与南社人士通讯联络及会晤交流的场所，具有很高的保护价值。

此外，张堰还有多处文物保护单位：横港天主堂位于秦望村2组，始建于年代不详，民国十九年（1930年）12月翻建，现存弥撒大厅及两幢生活用房，2011年公布为金山区级文物保护单位。贞节桥位于秦望村2组，为单跨梁桥，民国十五年（1926年）由高雅言堂为族中贞节女子而建，全长13米，桥面刻有“贞节桥”字样，2011年公布为金山区级文物保护单位。钱家祠堂位于东河沿路15号，属钱圩钱氏一脉，为砖木结构四合院式格局，现存后厅及两侧厢房，2007年公布为金山区级文物保护单位。张堰公园位于花园路20号，总面积41亩，林木参天、径亭相通，虽局部细节略有遗憾，但仍能追寻古意。

张堰的历史沿革悠久：原镇域秦代属海盐县，南朝梁代先后属前京县、胥浦县，隋朝属盐官县，唐代先后属海盐县、嘉兴县，天宝年间置华亭县后属华亭县。唐末至元代，浦东场盐课司大使署设此。明代金山巡检司署、税课局驻此。清代先后属娄县、金山县。1912年张堰设市，辖张堰、廊下、钱圩、干巷4乡镇。1949年后随县隶江苏省苏南行政公署松江专区，1958年划入上海市。1993年12月，张堰镇与张堰乡合并成立新的张堰镇，名称使用至今。