明朝時(shí)期屬歸仁里，清朝時(shí)期屬前歸仁、龍城鄉(xiāng)，民國時(shí)期屬歸仁鄉(xiāng)、集義鄉(xiāng)；中華人民共和國成立初，沙鎮(zhèn)溪鎮(zhèn)未設(shè)置行政機(jī)構(gòu)；1950年1月分屬城關(guān)區(qū)和兩河區(qū)；1950年12月城關(guān)區(qū)改為洩灘區(qū)，分屬?zèng)獮﹨^(qū)和兩河區(qū)；1951年4月隸屬三區(qū)（泄灘）、第四區(qū)（營盤）；1955年11月撤銷第八區(qū)并入新三區(qū)（陜西營）；1958年10月撤區(qū)建社，設(shè)置陜西營人民公社；1959年3月與洩灘人民公社合并，更名為西陵人民公社。
1961年4月恢復(fù)區(qū)級(jí)建制，撤銷西陵人民公社，恢復(fù)設(shè)置西陵區(qū)公所；1968年5月成立西陵區(qū)革命委員會(huì)；1975年10月撤區(qū)并社，立志人民公社、大樂人民公社、鳳凰人民公社合并為西陵人民公社；金沙人民公社、白沙人民公社、梅家坡人民公社合并為金沙人民公社，轄金沙、白沙、梅家坡管理區(qū)；桂花人民公社、黃家人民公社、洩灘人民公社合并為洩灘人民公社，轄桂花、黃家、洩灘管理區(qū)。
1984年2月撤社建鄉(xiāng)，設(shè)置西陵區(qū)公所。
1985年10月更名為沙鎮(zhèn)溪區(qū)公所；1987年9月撤區(qū)并鄉(xiāng)，設(shè)置沙鎮(zhèn)溪鎮(zhèn)，自此名稱一直沿用至今。