清治末期至日治初期，大水堀地区为一街庄，称为「大水堀庄」，隶属于沙连堡。该庄北与坪仔顶庄、大坵园庄、龟仔头庄、牛辒辘庄为邻，东边及南边为蕃地，西边为内树皮庄、车桄藔庄、羗仔藔庄。1901年（日治明治三十四年）11月，全台废县厅改设二十厅，该庄隶属于斗六厅。1903年（明治三十六年）6月，该庄编入「羗仔藔区」，隶属于斗六厅。1909年（明治四十二年）10月，合併二十厅为十二厅，羗仔藔区改隶属于南投厅。1920年（大正九年），全台地方制度大改正，废十二厅改设五州二厅，该庄改制为「大水堀」大字，隶属于台中州竹