先秦时期,属百越之地,秦始皇统一中国后,大直镇归属象郡所辖。汉朝至晋朝,钦州属交州合浦郡,南朝末元嘉设末寿郡,梁代设安州。
唐武德五年(公元622年)改宁越郡为钦州总管府,元改为钦州路,明初改为钦州府,民国年间改为钦县,属广东省钦廉专署所辖。
明清时期, 大直镇先属钦州永乐乡,光绪十四年(1888年)划入新置的防城县。
民国期间称大东乡,解放初期改为大直镇。
中华人民共和国成立后,广东省设钦廉行政专员公署,1951年改隶广西省,1955年复隶广东省,曾一度合并到湛江专区。
1957年大直拨给钦北壮族自治县,分为大直、那天、王岗山3乡,1958年秋并人大寺大公社,11月15日随钦北县并入钦县,1959年4月分设大直公社。
1965年7月大直再隶广西壮族自治区,改为钦州地区行政专员公署,下辖上思、防城、钦州、灵山、浦北、合浦、北海七个县市,大直乡归属钦州,1984年大直改乡为镇。
1994年6月28日,经国务院批准,撤销钦州地区,设立地级钦州市,钦州市分成钦南区和钦北区,大直镇隶属钦北区。