秦時建司吾縣，南北朝并入宿豫縣，唐至解放前基本上屬宿遷縣。1949年由宿遷、沭陽、東海、邳縣4縣析置新安縣。因與河南省新安縣同名，1952年以縣境新沂河改新沂縣。1990年撤縣設(shè)市（縣級），由徐州市代管。
1996年，新沂市面積1586平方千米，人口93萬人。轄11鎮(zhèn)14鄉(xiāng)：新安鎮(zhèn)、阿湖鎮(zhèn)、炮車鎮(zhèn)、草橋鎮(zhèn)、港頭鎮(zhèn)、高流鎮(zhèn)、棋盤鎮(zhèn)、窯灣鎮(zhèn)、王莊鎮(zhèn)、邵店鎮(zhèn)、瓦窯鎮(zhèn)、徐塘莊鄉(xiāng)、墨河鄉(xiāng)、新安鄉(xiāng)、高塘鄉(xiāng)、黑埠鄉(xiāng)、北溝鄉(xiāng)、唐店鄉(xiāng)、踢球山鄉(xiāng)、堰頭鄉(xiāng)、王樓鄉(xiāng)、城崗鄉(xiāng)、時集鄉(xiāng)、新店鄉(xiāng)、小湖鄉(xiāng)。市政府駐新安鎮(zhèn)。
2000年4月1日，徐州市人民政府批準(zhǔn)調(diào)整新沂市鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政區(qū)劃：（1）撤銷黑埠鎮(zhèn)，將其原轄區(qū)域并入阿湖鎮(zhèn)，鎮(zhèn)政府駐黑埠村。區(qū)劃調(diào)整后阿湖鎮(zhèn)行政區(qū)域125.45平方千米，人口5.65萬，轄1個居委會、25個村委會。（2）撤銷踢球山鄉(xiāng)，以二七干渠為界，將二七干渠以北的石澗村、大陳村、小毛村、老范村、小何村、官王村、白石村、小徐村、郝村和踢球山林場并入北溝鎮(zhèn)，實(shí)行鎮(zhèn)管村體制。區(qū)劃調(diào)整后北溝鎮(zhèn)行政區(qū)域144.95平方千米，人口5.7萬，轄28個村委會、2個場圃。（3）將二七干渠以南的老宅村、山東村、小魏村和踢球山農(nóng)牧場并入時集鎮(zhèn)，實(shí)行鎮(zhèn)管村體制。區(qū)劃調(diào)整后時集鎮(zhèn)行政區(qū)域115.87平方千米，人口4.28萬，轄21個村委會、1個場圃。（4）撤銷新安鄉(xiāng)、墨河鄉(xiāng)，將這兩個鄉(xiāng)的原轄區(qū)域和市綠肥良種場并入新安鎮(zhèn)，實(shí)行鎮(zhèn)管村體制，鎮(zhèn)政府駐新東村。區(qū)劃調(diào)整后新安鎮(zhèn)行政區(qū)域112.77平方千米，人口21.1萬，轄16個居委會、28個村委會、1個場圃。（5）撤銷小湖鄉(xiāng)，將其原轄區(qū)域并入新店鎮(zhèn)，實(shí)行鎮(zhèn)管村體制，鎮(zhèn)政府駐小湖村。區(qū)劃調(diào)整后新店鎮(zhèn)行政區(qū)域127.61平方千米，人口4.56萬，轄27個村委會。（6）撤銷城崗鄉(xiāng)，將其原轄區(qū)域并入棋盤鎮(zhèn)，實(shí)行鎮(zhèn)管村體制，鎮(zhèn)政府駐棋盤村。區(qū)劃調(diào)整后棋盤鎮(zhèn)行政區(qū)域167.34平方千米，人口7.68萬，轄（?）個居委會、43個村委會。（7）撤銷十人橋鎮(zhèn)，將其原轄區(qū)域和堰頭林場并入草橋鎮(zhèn)，鎮(zhèn)政府駐壩頭村。區(qū)劃調(diào)整后草橋鎮(zhèn)行政區(qū)域101.59平方千米，人口6.41萬，轄22個村委會、個場圃。（8）撤銷王樓鎮(zhèn)，將其原轄區(qū)域并入窯灣鎮(zhèn)，鎮(zhèn)政府駐三橋村。區(qū)劃調(diào)整后窯灣鎮(zhèn)行政區(qū)域115.98平方千米，人口6.35萬，轄1個居委會、30個村委會。（9）保留合溝鎮(zhèn)、王莊鎮(zhèn)、唐店鎮(zhèn)、邵店鎮(zhèn)、高流鎮(zhèn)、雙塘鎮(zhèn)、瓦窯鎮(zhèn)、港頭鎮(zhèn)，其行政區(qū)域和鎮(zhèn)政府駐地不變。（10）行政區(qū)劃調(diào)整后，全市轄16個鎮(zhèn)：新安鎮(zhèn)、阿湖鎮(zhèn)、北溝鎮(zhèn)、時集鎮(zhèn)、新店鎮(zhèn)、棋盤鎮(zhèn)、草橋鎮(zhèn)、窯灣鎮(zhèn)、合溝鎮(zhèn)、王莊鎮(zhèn)、唐店鎮(zhèn)、邵店鎮(zhèn)、高流鎮(zhèn)、雙塘鎮(zhèn)、瓦窯鎮(zhèn)、港頭鎮(zhèn)。
2000年第五次人口普查，新沂市總?cè)丝?62656人，其中：新安鎮(zhèn)211115人，瓦窯鎮(zhèn)35072人，港頭鎮(zhèn)44484人，唐店鎮(zhèn)35846人，草橋鎮(zhèn)65346人，合溝鎮(zhèn)53436人，窯灣鎮(zhèn)65005人，棋盤鎮(zhèn)77430人，王莊鎮(zhèn)54564人，新店鎮(zhèn)46675人，邵店鎮(zhèn)38158人，北溝鎮(zhèn)60841人，時集鎮(zhèn)42627人，高流鎮(zhèn)44200人，阿湖鎮(zhèn)56585人，雙塘鎮(zhèn)31272人。
2006年，王莊鎮(zhèn)更名為馬陵山鎮(zhèn)。2007年12月，將新安鎮(zhèn)的田吳、新東2個村劃歸北溝鎮(zhèn)管轄；將北溝鎮(zhèn)的嶂倉、官莊、孔圩3個村劃歸新安鎮(zhèn)管轄，八戶、徐李、尚營、東嶺4個村劃歸唐店鎮(zhèn)管轄，白石、郝湖2個村劃歸時集鎮(zhèn)管轄，官王、石澗、老范3個村劃歸高流鎮(zhèn)管轄，佃戶、段宅2個村劃歸雙塘鎮(zhèn)管轄。
2009年末，新沂市總面積1571平方千米、總?cè)丝?3.61萬戶、101.95萬人，其中：新安鎮(zhèn)面積78.56平方千米、人口209772人，瓦窯鎮(zhèn)面積61.72平方千米、人口36598人，港頭鎮(zhèn)面積78.18平方千米、人口41765人，唐店鎮(zhèn)面積82.60平方千米、人口47930人，合溝鎮(zhèn)面積61.72平方千米、人口55856人，草橋鎮(zhèn)面積100.25平方千米、人口68389人，窯灣鎮(zhèn)面積115.97平方千米、人口64616人，棋盤鎮(zhèn)面積167.35平方千米、人口73290人，馬陵山鎮(zhèn)面積106平方千米、人口56151人，新店鎮(zhèn)面積128平方千米、人口49980人，邵店鎮(zhèn)面積58.45平方千米、人口38255人，北溝鎮(zhèn)面積34平方千米、人口61695人，時集鎮(zhèn)面積121.19平方千米、人口50018人，高流鎮(zhèn)面積121.9平方千米、人口56375人，阿湖鎮(zhèn)面積125.45平方千米、人口59913人，雙唐鎮(zhèn)面積92平方千米、人口35456人。
2010年第六次人口普查，新沂市常住總?cè)丝?20628人，其中：新安鎮(zhèn)186399人，瓦窯鎮(zhèn)37080人，港頭鎮(zhèn)39999人，唐店鎮(zhèn)46828人，合溝鎮(zhèn)44747人，草橋鎮(zhèn)65243人，窯灣鎮(zhèn)60668人，棋盤鎮(zhèn)66419人，馬陵山鎮(zhèn)52711人，新店鎮(zhèn)44409人，邵店鎮(zhèn)32448人，北溝鎮(zhèn)50118人，時集鎮(zhèn)41652人，高流鎮(zhèn)48485人，阿湖鎮(zhèn)55298人，雙塘鎮(zhèn)30958人，經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)16905人，錫沂工業(yè)園區(qū)261人。
2013年，撤銷新安鎮(zhèn)、北溝鎮(zhèn)、唐店鎮(zhèn)，設(shè)立新安街道、北溝街道、唐店街道、墨河街道。調(diào)整后，全市轄4個街道、13個鎮(zhèn)：新安街道、北溝街道、唐店街道、墨河街道、瓦窯鎮(zhèn)、港頭鎮(zhèn)、合溝鎮(zhèn)、草橋鎮(zhèn)、窯灣鎮(zhèn)、棋盤鎮(zhèn)、王莊鎮(zhèn)、新店鎮(zhèn)、邵店鎮(zhèn)、時集鎮(zhèn)、高流鎮(zhèn)、阿湖鎮(zhèn)、雙塘鎮(zhèn)。市政府駐新安街道市府路37號。