歷屬江州、渝州和巴縣。20世紀(jì)30年代初，沙坪壩隸屬于四川巴縣第一區(qū)，治所設(shè)于古鎮(zhèn)磁器口（龍隱鎮(zhèn)）。1939年劃入重慶，建重慶市沙磁區(qū)。1940年至1949年屬重慶市第十三區(qū)、十四區(qū)，1950年合并為重慶市第三區(qū)。1955年更名為沙坪壩區(qū)。

1995年初，將大坪、化龍橋街道，石橋鋪和石橋鎮(zhèn)劃出，同時(shí)劃入原巴縣的青木關(guān)、陳家橋等九鎮(zhèn)。沙坪壩區(qū)轄小龍坎、沙坪壩、磁器口、井口、詹家溪、石井坡、童家橋、渝碚路、天星橋、土灣、新橋、山洞、歌樂(lè)山13個(gè)街道辦事處和覃家崗、歌樂(lè)山、井口3個(gè)鎮(zhèn)，從巴縣劃入的陳家橋、曾家、虎溪、西永、土主、青木關(guān)、鳳凰、回龍壩8個(gè)鎮(zhèn)和中梁鄉(xiāng)。區(qū)政府駐小龍坎。

1996年，沙坪壩區(qū)面積383.5平方千米，人口約62.3萬(wàn)人。轄小龍坎、沙坪壩、磁器口、井口、詹家溪、石井坡、童家橋、渝碚路、天星橋、土灣、新橋、山洞、歌樂(lè)山13個(gè)街道辦事處，覃家崗、歌樂(lè)山、井口、陳家橋、曾家、虎溪、西永、土主、青木關(guān)、鳳凰、回龍壩、中梁12個(gè)鎮(zhèn)。區(qū)政府駐小龍坎新街，距市政府10千米。

2000年2月25日，重慶市政府（渝府[2000]27號(hào)）批復(fù)同意沙坪壩區(qū)政府駐地由小龍坎新街40號(hào)遷至天星橋鳳天大道8號(hào)。

2000年第五次人口普查，沙坪壩區(qū)常住總?cè)丝?89359人，其中：小龍坎街道29433人、沙坪壩街道71083人、渝碚路街道82713人、磁器口街道17296人、童家橋街道44959人、石井坡街道42773人、詹家溪街道30849人、山洞街道7517人、新橋街道44192人、天星橋街道48479人、土灣街道38195人、覃家崗鎮(zhèn)40909人、歌樂(lè)山鎮(zhèn)36650人、井口鎮(zhèn)45473人、陳家橋鎮(zhèn)31553人、虎溪鎮(zhèn)16117人、曾家鎮(zhèn)17328人、西永鎮(zhèn)18868人、土主鎮(zhèn)20602人、青木關(guān)鎮(zhèn)25979人、鳳凰鎮(zhèn)21590人、回龍壩鎮(zhèn)29614人、中梁鎮(zhèn)18098人、聯(lián)芳經(jīng)濟(jì)園區(qū)9089人。

2002年末，沙坪壩區(qū)戶(hù)籍總?cè)丝?8.85萬(wàn)人，其中非農(nóng)業(yè)人口47.57萬(wàn)人。轄小龍坎、沙坪壩、渝碚路、磁器口、童家橋、石井坡、詹家溪、井口、歌樂(lè)山、山洞、新橋、天星橋、土灣13個(gè)街道和覃家崗、歌樂(lè)山、井口、陳家橋、曾家、虎溪、西永、土主、青木關(guān)、鳳凰、回龍壩、中梁12個(gè)鎮(zhèn)，110個(gè)居委會(huì)、87個(gè)村委會(huì)。

2005年末，全區(qū)戶(hù)籍人口73.9萬(wàn)人，其中非農(nóng)業(yè)人口53.3萬(wàn)人；常住人口86萬(wàn)人。2006年末，全區(qū)戶(hù)籍人口74.6萬(wàn)人，其中非農(nóng)業(yè)人口54.2萬(wàn)人；常住人口87.7萬(wàn)人。

2007年末，全區(qū)戶(hù)籍人口75.4萬(wàn)人，其中非農(nóng)業(yè)人口57.1萬(wàn)人；常住人口89.1萬(wàn)人。2008年末，全區(qū)常住人口90.21萬(wàn)人。

2009年2月13日，重慶市政府（渝府[2009]22號(hào)）批復(fù)同意撤銷(xiāo)覃家崗鎮(zhèn)，設(shè)立覃家崗街道。調(diào)整后，沙坪壩區(qū)轄14個(gè)街道、11個(gè)鎮(zhèn)：小龍坎街道、沙坪壩街道、渝碚路街道、磁器口街道、童家橋街道、石井坡街道、詹家溪街道、井口街道、歌樂(lè)山街道、山洞街道、新橋街道、天星橋街道、土灣街道、覃家崗街道、井口鎮(zhèn)、歌樂(lè)山鎮(zhèn)、青木關(guān)鎮(zhèn)、鳳凰鎮(zhèn)、回龍壩鎮(zhèn)、陳家橋鎮(zhèn)、曾家鎮(zhèn)、虎溪鎮(zhèn)、西永鎮(zhèn)、土主鎮(zhèn)、中梁鎮(zhèn)。區(qū)政府駐覃家崗街道。

2010年第六次人口普查，沙坪壩區(qū)常住總?cè)丝?000013人，其中：小龍坎街道35167人，沙坪壩街道73290人，渝碚路街道100012人，磁器口街道18963人，童家橋街道47873人，石井坡街道33184人，詹家溪街道31683人，井口街道25679人，歌樂(lè)山街道10950人，山洞街道3075人，新橋街道52762人，天星橋街道77470人，土灣街道45144人，覃家崗街道79544人，井口鎮(zhèn)27404人，歌樂(lè)山鎮(zhèn)41674人，青木關(guān)鎮(zhèn)30469人，鳳凰鎮(zhèn)19902人，回龍壩鎮(zhèn)26582人，陳家橋鎮(zhèn)54828人，曾家鎮(zhèn)23947人，虎溪鎮(zhèn)54079人，西永鎮(zhèn)26140人，土主鎮(zhèn)18303人，中梁鎮(zhèn)17111人，聯(lián)芳園區(qū)24778人。

2011年9月2日，重慶市政府（渝府[2011]92號(hào)）批復(fù)同意撤銷(xiāo)陳家橋鎮(zhèn)、虎溪鎮(zhèn)和西永鎮(zhèn)，調(diào)整小龍坎街道行政管轄范圍，設(shè)立陳家橋街道、虎溪街道、西永街道和聯(lián)芳街道。調(diào)整后，沙坪壩區(qū)轄小龍坎、沙坪壩、渝碚路、磁器口、童家橋、石井坡、詹家溪、井口、歌樂(lè)山、山洞、新橋、天星橋、土灣、覃家崗、陳家橋、虎溪、西永、聯(lián)芳18個(gè)街道和歌樂(lè)山、井口、曾家、土主、青木關(guān)、鳳凰、回龍壩、中梁8個(gè)鎮(zhèn)。

2015年1月7日，重慶市政府（渝府[2015]2號(hào)）批復(fù)同意詹家溪街道更名為雙碑街道。