古為郯子國，漢置厚丘縣。南齊建元二年(480)設僮縣、懷文縣。北周建德七年（578年）改懷文縣為沭陽縣，以縣治在沭水之陽，故名。
古有厚鎮、渠頭、劉莊口等鎮，后毀于兵火。明清增至36個鎮。民國期間，裁鎮設9市1鄉，后改為10區162鄉鎮。
1996年，沭陽縣面積2293平方千米，人口156.9萬人。轄7個鎮、31個鄉：沭城鎮、塘溝鎮、廟頭鎮、馬廠鎮、華沖鎮、韓山鎮、隴集鎮、高墟鄉、錢集鄉、龍廟鄉、李恒鄉、七雄鄉、官墩鄉、湖東鄉、耿圩鄉、南關鄉、北丁集鄉、東小店鄉、胡集鄉、悅來鄉、青伊湖鄉、章集鄉、新河鄉、萬匹鄉、陰平鄉、十字鄉、扎下鄉、西圩鄉、湯澗鄉、顏集鄉、沂濤鄉、賢官鄉、桑墟鄉、張圩鄉、茆圩鄉、周集鄉、劉集鄉、吳集鄉。縣政府駐沭城鎮。
2000年，沭陽縣轄29個鎮、8個鄉：沭城鎮、隴集鎮、胡集鎮、錢集鎮、塘溝鎮、馬廠鎮、沂濤鎮、廟頭鎮、韓山鎮、華沖鎮、桑墟鎮、悅來鎮、劉集鎮、十字鎮、李恒鎮、扎下鎮、顏集鎮、潼陽鎮、龍廟鎮、高墟鎮、耿圩鎮、七雄鎮、湯澗鎮、章集鎮、新河鎮、賢官鎮、吳集鎮、湖東鎮、青伊湖鎮、北丁集鄉、周集鄉、東小店鄉、張圩鄉、茆圩鄉、西圩鄉、萬匹鄉、官墩鄉；青伊湖農場。
2000年第五次人口普查，全縣總人口1705303人，其中：沭城鎮196939人，隴集鎮25142人，胡集鎮51585人，錢集鎮33766人，塘溝鎮42700人，馬廠鎮69295人，沂濤鎮72045人，廟頭鎮47524人，韓山鎮40326人，華沖鎮48100人，桑墟鎮50030人，悅來鎮41881人，劉集鎮36972人，十字鎮59198人，李恒鎮42197人，扎下鎮54701人，顏集鎮52510人，潼陽鎮47647人，龍廟鎮48873人，高墟鎮37282人，耿圩鎮34899人，七雄鎮38606人，湯澗鎮36773人，章集鎮36619人，新河鎮39467人，賢官鎮48403人，吳集鎮42704人，湖東鎮39842人，青伊湖鎮45995人，北丁集鄉24851人，周集鄉28593人，東小店鄉32115人，張圩鄉25690人，茆圩鄉38804人，西圩鄉29496人，萬匹鄉34450人，官墩鄉29282人。
2004年，全縣總人口175.88萬人，轄29個鎮、8個鄉：沭城鎮90.20平方千米/206932人；隴集鎮46.88平方千米/25590人；胡集鎮68.68平方千米/51428人；錢集鎮49.49平方千米/31935人；塘溝鎮57.95平方千米/41324人；馬廠鎮84.12平方千米/64780人；沂濤鎮94.56平方千米/73417人；廟頭鎮58.47平方千米/41530人；韓山鎮65.57平方千米/36990人；華沖鎮54.55平方千米/44147人；桑墟鎮53.19平方千米/48882人；悅來鎮88.03平方千米/40519人；劉集鎮72.00平方千米/38122人；十字鎮89.20平方千米/60150人；李恒鎮66.88平方千米/38675人；扎下鎮55.34平方千米/53982人；顏集鎮69.21平方千米/53842人；潼陽鎮99.68平方千米/47532人；龍廟鎮48.60平方千米/49786人；高墟鎮61.15平方千米/34019人；耿圩鎮70.44平方千米/36862人；七雄鎮55.90平方千米/36543人；湯澗鎮55.00平方千米/36118人；章集鎮46.95平方千米/35843人；新河鎮48.60平方千米/39489人；賢官鎮50.29平方千米/50247人；吳集鎮73.05平方千米/41798人；；湖東鎮63.43平方千米/39991人；青伊湖鎮50.00平方千米/36294人；北丁集鄉38.80平方千米/27097人；周集鄉43.87平方千米/28389人；東小店鄉 50.99平方千米/31342人；張圩鄉39.02平方千米/26282人；茆圩鄉72.23平方千米/36253人；西圩鄉47.76平方千米/28992人；萬匹鄉34.95平方千米/32380人；官墩鄉56.03平方千米/29499人。（數據來源于《江蘇省統計年鑒》）
2005年7月17日，《江蘇省政府關于同意調整沭陽縣部分行政區劃的批復》（蘇政復[2005]50號）同意十字鎮、七雄鎮、章集鎮與沭城鎮合并設立沭城鎮，鎮政府駐沭城。行政區劃調整后，沭城鎮行政區劃面積288平方千米，人口34.94萬，轄24個居委會、50個村委會。
2009年末，沭陽縣總面積2298平方千米、總人口48.29萬戶、179.26萬人。其中：沭城鎮277.15平方千米/370150人，隴集鎮46.88平方千米/26952人，胡集鎮68.68平方千米/52713人，錢集鎮49.49平方千米/33221人，塘溝鎮57.95平方千米/42213人，馬廠鎮84.12平方千米/67045人，沂濤鎮94.56平方千米/72252人，廟頭鎮58.47平方千米/47286人，韓山鎮65.57平方千米/42476人，華沖鎮54.55平方千米/47028人，桑墟鎮53.19平方千米/49821人，悅來鎮88.03平方千米/44292人，劉集鎮72平方千米/38729人，李恒鎮66.88平方千米/39985人，扎下鎮55.34平方千米/54579人，顏集鎮99.68平方千米/54599人，潼陽鎮99.68平方千米/47869人，龍廟鎮48.6平方千米/50372人，高墟鎮61.15平方千米/37555人，耿圩鎮70.44平方千米/37028人，湯澗鎮55平方千米/40306人，新河鎮48.6平方千米/40690人，賢官鎮50.29平方千米/51698人，吳集鎮73.05平方千米/43652人，湖東鎮63.43平方千米/41114人，青伊湖鎮50平方千米/37451人，北丁集鄉38.8平方千米/27808人，周集鄉43.87平方千米/28806人，東小店鄉50.99平方千米/33468人，張圩鄉39.02平方千米/27161人，茆圩鄉72.23平方千米/41815人，西圩鄉47.76平方千米/30237人，萬匹鄉35平方千米/34619人，官墩鄉56.03平方千米/28875人。（數據來源于《江蘇省統計年鑒》）
2013年7月16日，《江蘇省政府關于撤銷沭陽縣沭城鎮設立街道辦事處的批復》（蘇政復[2013]68號）同意撤銷沭城鎮，以原沭城鎮新橋、城北、建陵、西園、河南、孫巷、古城、南關、健康、東關、長莊、懷文、圩東、果園、南苑、中心、城南、河西18個居委會區域設立沭城街道辦事處，街道辦事處駐上海北路12號；以原沭城鎮五里、葉莊、新南、前巷、灣河、劉洪、項蕩7個居委會區域設立南湖街道辦事處，并將良種場劃歸南湖街道辦事處管轄，街道辦事處駐學院路20號；以原沭城鎮團莊、城東、昭德、河東、東園、任巷、楊店、徐沭、章塘、糖坊、桃園11個居委會區域設立夢溪街道辦事處，并將漁種場劃歸夢溪街道辦事處管轄，街道辦事處駐迎賓大道105號；以原沭城鎮孫圩、蒲蕩、施圩、南湯圩、前屯、學宜、趙解、周圩、蠶種場、王澗、東南、龍汪、十字、十字果園、西張圩、戴圩、陳陸17個居委會區域設立十字街道辦事處，街道辦事處駐十字居委會康居大道11號；以原沭城鎮章集、任碼、長興、老戚莊、躍進、張劉、葛老、小穆莊、大沈莊、武河、何楊11個居委會區域設立章集街道辦事處，街道辦事處駐章集居委會店東路1號；以原沭城鎮官田、官西、南嶺、夾灘、道口、徐圩、高樹、田橋、七雄、官東、雙條河11個居委會區域設立七雄街道辦事處，街道辦事處駐官田居委會三支渠路1號。行政區劃調整后，沭城街道辦事處行政區域面積21平方公里，人口36.4萬人，管理18個居委會；南湖街道辦事處行政區域面積45平方公里，人口10.3萬人，管理7個居委會和良種場；夢溪街道辦事處行政區域面積51平方公里，人口11.9萬人，管理11個居委會和漁種場；十字街道辦事處行政區域面積72平方公里，人口5.4萬人，管理17個居委會；章集街道辦事處行政區域面積50平方公里，人口5.2萬人，管理11個居委會；七雄街道辦事處行政區域面積49平方公里，人口5.5萬人，管理11個居委會。