建县之初，沙县境域面积广大，包括如今的沙县、三明、永安、明溪、清流、宁化等地。唐开元十三年（725年），析出县西黄连峒一带（包括今宁化县及清流、明溪两县部分）设宁化县。建县至唐末境内行政区划无考。

        宋代，沙县在县治所以西设和仁坊，以东设兴义坊，在乡设3乡辖8里。旧志中仅有新昌乡辖洛阳里、感义里，翔鸾乡辖化剑里、礼宾里，龙山乡辖归仁里。崇仁里、怀恩里、崇安里隶属无考。元代，在县仍设和仁、兴义2坊，在乡则改里为团，共有32团。明代，在县仍设和仁、兴义2坊，在乡则设32都。明景泰三年（1452年），划出沙县二十四都部分及二十五至三十二都共8个都并尤溪县以西地设永安县；明成化六年(1470年)划出十九都的部分区域属归化县(今明溪县)。遂将十九都剩余部分及二十都改用元代旧名善峡团和仪奉团。此后，明、清两代直至民国初，沙县境内行政区划大致稳定，在县设和仁、兴义2坊，在乡设24都。

        民国4年（1915年）实行区乡制，全县划为7区，此后各个时期区乡个数多有变更。民国23年实行保甲制，即在区下设联保，联保下设保、甲。民国29年2月改联保为乡镇。6月成立三元县，原三元特种区及莘口一带16保划归三元县。民国32年10月，兴义、和仁2联保并为凤岗镇。全县划为13乡镇159保1792甲，另有罗坑、西郊2个特编保。民国36年增设湖源乡，全县设14乡镇159保1744甲。

        1949年6 月16 日，沙县解放，沿用民国时期14乡镇150保1744甲的区划，同年8 月，废除保甲制。12月，全县设5区14乡镇。1955年2月，全县设8区118个乡742个村。1958年10月，全县区、乡撤销，成立8个人民公社。1961年9月，8个人民公社又调整为21个小公社179个大队和两个直属农场。1963年11月，改设城关镇和城关、镇头、西霞、高砂、南坑仔、南阳、大洛、湖源、夏茂、梨树、高桥和富口12个公社165个大队及6个居民委员会。1972年12月，从高砂公社析出青州公社；从大洛公社析出洋溪公社。1979年7月，从南阳公社析出郑湖公社。1983年7月，析出洋溪公社（即洋溪乡）归三明市梅列区。1984年，撤销人民公社体制，设立乡镇建制。1993年，高桥乡、高砂乡、富口乡、琅口乡撤乡改为镇建制。至1998年底，全县共有8个乡、7个镇。

        1999年，西霞乡更名际口乡。2000年，撤销际口乡，其行政区域并入凤岗镇，琅口镇古县村划归凤岗镇管辖。撤销大洛乡，设立大洛镇。2002年9月30日，撤消梨树乡，将梨树乡梨树、月邦、坡后、中堡4个村并入夏茂镇，池科、新桥、泉水峡3个村并入高桥镇。2003年8月，以沙溪河为界，将凤岗镇、虬江乡和琅口镇撤并整合为凤岗、虬江两个街道办事处，沙溪以北隶属凤岗街道，以南隶属虬江街道。

        2002年7月，省政府批准成立三明高新技术产业园区金沙园。2010年12月，海西三明现代物流产业开发区被福建省政府批准为省级经济开发区。2015年2月,金沙园获国务院批准为国家级高新区。至2015年，沙县辖6镇4乡2街道和1个国家级开发区、1个省级开发区，171个村民委员会和12个居民委员会,下设1158个村民小组。