古属禹贡梁州地。春秋战国时期为巴子国属地，秦和西汉时期属巴郡。东汉和帝永元三年(91),汉昌县辖，属巴州。南梁普通六年(525)属木门郡伏强县。北周天和五年(570)在今正直镇桑树坝设平桑郡，隋开皇初废。隋文帝开皇七年(587)属清化县治，隋炀帝大业三年(607)属清化郡。唐武德元年(618)析清化县之地置大牟县，治所在今正直镇，属静州。唐贞观十七年(643),废属静州，改属巴州。唐代宗永泰元年(765)改属集州。北宋乾德五年(967)废大牟县入难江县。北宋熙宁五年(1072)废集州，正直镇改属巴州。元二十年(1283)化成县辖，属四川行中书省广元路(治所今勉县东)之保宁府(治所在今阆中)。明正德十一年(1516),属南江县。清道光七年(1827)镇子坝场属川北道保宁府南江县长池乡。清宣统二年(1910),镇子场属川北道保宁府南江县第八区所在地。民国三年(1914)镇子乡属嘉陵道保宁府南江县。民国八年(1919),镇子场属国民党29军田颂尧部队南江县防区。
1932年12月9日，红四方面军11师210团解放镇子场(坝),镇子乡属川陕省长赤县镇子区(六区)苏维埃政府。镇子(坝)区苏维埃政府辖六个乡苏维埃政府和镇子街道苏维埃政府。
一乡即大屋基乡，治所在今正直镇荆江村大屋基。1933年6月成立，1934年2月撤离，8月恢复，1935年3月撤离。辖3村苏维埃政府：一村大屋基，今正直镇荆江村；二村高瓦房，今正直镇流溪村；三村灵官庙，今正直镇流溪村。
二乡即牛肚坝乡，治所在今正直镇双林村四合院。1933年5月成立，1935年3月撤离。辖三个村苏维埃政府：一村四合院，今正直镇双林村；二村赵家沟，今正直镇双林村；三村刘家坡，今正直镇双林村。
三乡即陈家湾乡，治所在今正直镇宝塔村陈家大院。1933年5月成立，1934年2月撤离，8月恢复，1935年3月撤离。辖4个村苏维埃政府：一村杨家垮，今正直镇龙耳山村；二村大岩上，今正直镇金鹞村；三村石庙子，今正直镇金鹞村；四村何家搒，今正直镇花桥村。
四乡即曾家坝乡，治所在今正直镇沿溪河村曾家坝。1933年5月成立，1935年3月撤离。辖4个村苏维埃政府：一村曾家坝，今正直镇双坝村；二村陈家咀，今和平镇石龙村；三村刘家祠堂，今正直镇红花村；四村蔡家祠堂，今正直镇柳树村。
五乡即朱公垭乡，治所在今正直镇朱公社区文昌宫。1933年3月成立，1935年3月撤离。辖4个村苏维埃政府：一村吕家大院，今正直镇朱公村；二村染房湾，今正直镇龙耳山村；三村刘家螃，今正直镇梁凌村；四村雷打石，今正直镇梁凌村。
六乡即鱼脊垭乡，治所在今正直镇玉凤村鱼脊垭文昌宫。1933年6月成立，1935年3月撤离。辖二村(石龙河，今正直镇玉凤村)和三村(罗家坝，今正直镇凤仪村)现属正直镇管辖，其余村中华人民共和国成立后行政区划调入恩阳区八庙镇和雪山镇。
民国24年(1935),镇子场属四川省第十行政督察区(南江县)第三区第一联保。民国29年(1940),镇子乡属南江县第三区辖。民国32年(1943),县长龙德渊到镇子场督导捐务，为表扬镇子场人民仁义、宽厚、正直，当即将“镇子场”改为“正直场”,将“镇子乡”改为“正直乡”。
民国37年(1948),正直乡属南江县第三督导区。
1949年12月25日，正直乡解放。1950年1月，成立正直人民解放委员会。1951年1月，成立了正直乡人民政府。1951年12月，正直乡为南江县第四区辖。1956年7月，正直乡改为正直人民委员会。正直辖区面积44.1平方公里。1958年9月，恢复正直乡建制。1959年3月，正直乡更名为正直人民公社。1968年9月，成立正直公社革命委员会。1980年12月，撤销正直公社革命委员会，恢复正直公社管理委员会。
1984年3月，恢复正直乡人民政府，正直乡辖宝塔村、龙山村、金鹞村、龙潭嘴村、红花村、望龙村、柳树村、育林村、印合村、石城村、海平村、荆江村、东坡村、长滩村等14个村和1个街道社区。
1989年10月13日，经省人民政府批准正直乡改为乡级镇，管辖区域不变。2005年3月25日，经省人民政府批准，花桥乡撤并入正直镇。2019年12月19日，经省人民政府批准，撤销凤仪镇和朱公乡，划归正直镇。同时，将双流镇的松林村和面罗溪村划归正直镇。区划调整后，正直镇下辖41个村、7个社区、180个村民小组。2020年5月，村级建制调整后，正直镇辖7个社区、23个行政村、108个村民小组、20个居民小组。