桃源國小的前身為1951年（民國40年）9月成立的溪南國民學校桃米分班，1952年（民國41年）9月獨立設校為桃源國民學校，1968年（民國57年）年8月改稱為桃源國民小學。1999年（民國88年）921地震，造成校舍嚴重損壞，包括A棟教室8間、廁所1間。災後由慈濟慈善事業基金會撥款2,000萬元、教育部撥款1,059.2萬元進行校舍重建，由黃建興建築師事務所監造、信榮營造工程有限公司承包施工。2001年（民國90年）6月30日開工，2002年（民國91年）2月27日完工，包括教室12間。