本校址在竹山鎮桶頭里鯉南路三一二之一號，即位於瑞竹通往桶頭之「桶頭橋」南岸台地上。學區分為桶頭、內寮、小旗檳榔宅、過溪、割菜園等區，共有四百一十五戶，人口約一千五百餘人。

      桶頭國小未創立以前，此處原屬瑞竹國民學校之學區，學童每日清晨必需背著以藺草編成之草袋或用布巾包裹書本，徒步前往今瑞竹國小就讀，路途最遠者需花費一個多小時才能到校，而且均赤腳徒步於石頭路上，至為辛苦。尤其當時桶頭橋未建，乾季時於清水溪上搭簡陋竹橋渡河，雨季則需坐竹筏，若山洪暴發，竹筏無法撐渡時，則必需經桶頭吊橋再翻山越嶺到達學校，費時約二小時。地方士紳乃向上級反映希望設校，南投縣政府乃於民國四十二年九月，設立瑞竹國校桶頭分校，在里集會所上課。然集會所場地狹隘，當時僅一、二年級學生於分校上課，中、高年級學生仍需步行至數公里外之瑞竹國民學校上課。地方人士鑒於學子上課不便且路途遙遠，乃由當時里長湖瑞宜等人籌組「南投縣竹山鎮桶頭國民學校建校籌備委員會」，毅然發起樂捐，每戶砍伐五十件桂竹交出（當時每件桂竹約值十餘元，每日工資亦需十餘元）。所售出之桂竹價款和樂捐、政府補助款合計約一百萬元之鉅。然後購買現址校地籌劃建校，於民國四十三年正式動工整地建校，當時校舍為磚木構築之瓦屋，建築所用木料係雇工至附近深山鋸木，再以人力抬至現址構築，備極艱辛。 民國四十五年新校舍完工落成，同年九月一日正式開學，師生遷入新校舍上課，同時「桶頭分校」亦獨立為「桶頭國民學校」，派藍永顯先生為首任校長。

      學校獨立之初，因政府財政困難，一切因陋就簡，既無自來水、電力供應，連課桌椅亦無著落，最後由建校籌備委員們集體前往瑞竹國民學校，向當時校長石德禽商借五十組老舊課桌椅，而後本校再製十組新課桌椅供學生使用。學校剛獨立時共有六班，學生一八五人。迨民國五十年六月始完成自設用水。五十一年六月，臺灣電力公司始正式供電。民國五十四年十月舉辦桶頭、瑞竹兩校聯合運動會，由桶頭國民學校主辦，本校該年學生數已破四百人。

      民國五十七年九月一日實施九年國民教育，校名改為「桶頭國民小學」。 民國五十九年將校門口通學路鋪設柏油路面。翌年五月，建於該校校園之「桶頭里綜合球場」完成，提供附近居民及該校師生運動休閒之最佳場所。民國六十二年以後，由於部份教室係磚木構造之瓦屋，因年代久遠樑木蛀蝕成危險教室，故逐年予以改建為鋼筋水泥加強磚造之洋房。至民國六十六年六月全部改建完成。當年學生數逐減為七班，共二百九十八人。民國七十年興建午餐廚房，並於同年十月供應營養午餐，由於辦理績效良好，屢獲教育廳頒獎獎勵。

      近年來由於人口政策教育及就業因素，使得學區內人口不斷地減少，以致學生來源驟減。民國八十四年以後全校學生已不及百人，民國八十八年九二一大地震的一場空前浩劫，更加速學生數減少現象，爾後便逐年減少中。 本校因位處山區，校園環境在師生齊力經營照顧下，草木蒼翠、花朵競艷，軟硬體設備新穎完善，已達到「學校公園化」之境地，在歷年南投縣中小學防治公害美化綠化環境比賽中亦屢獲佳績。在提供師生優質教學環境的同時，為學校的「永續經營」不斷的努力，將是每一個身為「桶頭人」的歷史責任。