秦屬南安縣，北周屬平羌縣，隋屬峨眉縣，宋屬嘉祥縣，明屬嘉定州，清屬嘉定府，后屬樂山縣。1978年屬樂山市五、六、七、八區。1985年為樂山市轄區（縣級）。

1996年，沙灣區面積617平方千米，人口約21萬人。轄7鎮6鄉：沙灣鎮、嘉農鎮、葫蘆鎮、龔嘴鎮、牛石鎮、福祿鎮、太平鎮、軫溪鄉、譚壩鄉、范店鄉、銅茨鄉、碧山鄉、踏水鄉。區政府駐沙灣鎮。

2000年第五次人口普查，沙灣區常住總人口192156人，其中（8個鎮、5個鄉）：沙灣鎮53200人，嘉農鎮23734人，太平鎮24883人，福祿鎮19923人，牛石鎮8389人，龔嘴鎮5298人，葫蘆鎮10898人，踏水鎮10412人，潭壩鄉7703人，軫溪鄉5144人，范店鄉4545人，銅茨鄉5975人，碧山鄉12052人。

2004年，沙灣區轄沙灣、福祿、太平、龔嘴、牛石、嘉農、葫蘆、踏水8個鎮和范店、碧山、銅茨、譚壩、軫溪5個鄉。

2010年第六次人口普查，沙灣區常住總人口187180人，其中：沙灣鎮51520人，嘉農鎮25816人，太平鎮18589人，福祿鎮19358人，牛石鎮7760人，龔嘴鎮4808人，葫蘆鎮10711人，踏水鎮9439人，譚壩鄉7554人，軫溪鄉4608人，范店鄉3213人，銅茨鄉5814人，碧山鄉11458人，沫江辦事處6532人。