因縣治所南端有沙源地，故名沙縣，別稱沙陽，又稱虬城。相傳古時沙溪流經沙縣城關河段，水中有一條“虬”，即“無角龍”，故名。東晉太元四年（379年）延平縣南鄉沙源地（今沙縣城東古縣村）始設沙戍堡。義熙元年（405年）升沙戍堡為沙村縣。隋開皇十六年（596年）廢沙村縣。

唐武德四年（621年）恢復沙村縣，并改名沙縣。中和四年（884年）沙縣治所由沙源地遷往沙溪水北楊篢坂（今鳳崗街道）。歷屬建州、汀州、劍州、南劍州、南劍路、延平路、延平府、建安道。1949年6月16日解放，歷屬南平專區、三明專區（地區）、三明市。

1970年，沙縣轄城關鎮、城關公社、夏茂公社、梨樹公社、高橋公社、富口公社、西霞公社、青州公社、高砂公社、鎮頭公社、鄭湖公社、南陽公社、大洛公社、洋溪公社、南坑仔公社、湖源公社，175個大隊。

1984年，沙縣轄鳳崗鎮、青州鎮、夏茂鎮、虬江鄉、瑯口鄉、西霞鄉、高砂鄉、南陽鄉、鄭湖鄉、大洛鄉、湖源鄉、高橋鄉、梨樹鄉、富口鄉、南霞鄉，共有13個居委會、158個村委會。

1992年，沙縣總面積1815.09平方千米。總戶數59078戶，227289人。轄鳳崗、青州、夏茂、高砂、高橋5個鎮和虬江、瑯口、富口、西霞、南霞、南陽、鄭湖、大洛、湖源、梨樹10個鄉。

1993年，瑯口鄉、富口鄉撤鄉設鎮。1999年，省民政廳批復同意西霞鄉政府駐地從西霞村遷移到際口村，西霞鄉更名為際口鄉。

2000年第五次人口普查，沙縣常住總人口228548人，其中：風崗鎮67320人，青州鎮21630人，夏茂鎮23746人，瑯口鎮9787人，高砂鎮15251人，高橋鎮13142人，富口鎮14184人，大洛鎮9398人，虬江鄉12293人，南霞鄉8635人，際口鄉4775人，南陽鄉8065人，鄭湖鄉9154人，湖源鄉5320人，梨樹鄉5848人。

2000年，撤銷大洛鄉，設立大洛鎮；撤銷際口鄉，將其行政區域并入鳳崗鎮；瑯口鎮古縣村劃歸鳳崗鎮管轄。調整后，沙縣轄8個鎮、6個鄉：鳳崗鎮、青州鎮、夏茂鎮、瑯口鎮、高砂鎮、高橋鎮、富口鎮、大洛鎮、虬江鄉、南霞鄉、南陽鄉、鄭湖鄉、湖源鄉、梨樹鄉。

2002年9月，省政府（閩政文[2002]264號）批復同意撤銷梨樹鄉，并入夏茂鎮、高橋鎮：梨樹、中堡、月邦、坡后4個村并入夏茂鎮，新橋、池窠、泉水峽3個村并入高橋鎮。2003年8月25日，省政府（閩政文[2003]258號）批復同意撤銷鳳崗鎮、虬江鄉和瑯口鎮，設立鳳崗街道、虬江街道。鳳崗街道轄原鳳崗鎮的城西、府西、春暉、東門、城北、蓮花、石橋7個居委會和大洲、西門、西山、北門、東山、廟門、西霞、村頭、根坑、漈硋、祭口、古縣12個行政村，以及原虬江鄉的西效、三姑、際巖、壟東、井后、水美、龍坑、靈元8個行政村，街道辦事處駐城西南路（原鳳崗鎮政府駐地）；虬江街道轄原鳳崗鎮的城南居委會、水南行政村和原虬江鄉的金泉、墩頭、洋坊、長紅、官南5個行政村，以及原瑯口鎮的茅坪、麥元、曹元、鎮頭、茶豐峽、田坑、田口、肖墩、山峰、安坪、后底、瑯口、柱源13個行政村，街道辦事處駐洋坊村。（9月22日明政文[2003]118號）

2003年末，戶籍人口24.01萬人，其中非農業人口11.10萬人。轄2個街道、6個鎮、4個鄉：鳳崗街道、虬江街道、青州鎮、夏茂鎮、高砂鎮、高橋鎮、富口鎮、大洛鎮、南霞鄉、南陽鄉、鄭湖鄉、湖源鄉。

2010年第六次人口普查，沙縣常住總人口226669人，其中：鳳崗街道78643人，虬江街道32231人，青州鎮12441人，夏茂鎮24735人，高砂鎮12040人，高橋鎮12640人，富口鎮9679人，大洛鎮7001人，南霞鄉6600人，南陽鄉6397人，鄭湖鄉6712人，湖源鄉3955人，金沙園開發區4453人，金古園開發區2245人，青山紙業工業區6897人。