同沟寺镇地处勉县县城东北，是一个典型的丘陵镇，总面积199.24平方千米，全镇共辖8个行政村，100个村民小组，总人口14898人（2017），镇政府驻地为同沟寺社区同沟寺街。同沟寺原名“”桐沟寺”，因黑桥附近河谷西岸多桐子树，另有一寺庙而得名。根据考证，寺庙遗址在同沟寺中学对面，后来，“桐沟寺”逐渐被写为“同沟寺”。同沟寺镇交通便利，阳安铁路、108公路、北环路自西向东穿境而过，外坝河自北南下流入汉江。同沟寺镇柳坝村有刻于明代，距今600多年的摩崖石刻存世，有原始森林景区，被誉为“勉县猕猴桃与土蜂蜜基地”。