古为郯子国，汉置厚丘县。南齐建元二年(480)设僮县、怀文县。北周建德七年（578年）改怀文县为沭阳县，以县治在沭水之阳，故名。
古有厚镇、渠头、刘庄口等镇，后毁于兵火。明清增至36个镇。民国期间，裁镇设9市1乡，后改为10区162乡镇。
1996年，沭阳县面积2293平方千米，人口156.9万人。辖7个镇、31个乡：沭城镇、塘沟镇、庙头镇、马厂镇、华冲镇、韩山镇、陇集镇、高墟乡、钱集乡、龙庙乡、李恒乡、七雄乡、官墩乡、湖东乡、耿圩乡、南关乡、北丁集乡、东小店乡、胡集乡、悦来乡、青伊湖乡、章集乡、新河乡、万匹乡、阴平乡、十字乡、扎下乡、西圩乡、汤涧乡、颜集乡、沂涛乡、贤官乡、桑墟乡、张圩乡、茆圩乡、周集乡、刘集乡、吴集乡。县政府驻沭城镇。
2000年，沭阳县辖29个镇、8个乡：沭城镇、陇集镇、胡集镇、钱集镇、塘沟镇、马厂镇、沂涛镇、庙头镇、韩山镇、华冲镇、桑墟镇、悦来镇、刘集镇、十字镇、李恒镇、扎下镇、颜集镇、潼阳镇、龙庙镇、高墟镇、耿圩镇、七雄镇、汤涧镇、章集镇、新河镇、贤官镇、吴集镇、湖东镇、青伊湖镇、北丁集乡、周集乡、东小店乡、张圩乡、茆圩乡、西圩乡、万匹乡、官墩乡；青伊湖农场。
2000年第五次人口普查，全县总人口1705303人，其中：沭城镇196939人，陇集镇25142人，胡集镇51585人，钱集镇33766人，塘沟镇42700人，马厂镇69295人，沂涛镇72045人，庙头镇47524人，韩山镇40326人，华冲镇48100人，桑墟镇50030人，悦来镇41881人，刘集镇36972人，十字镇59198人，李恒镇42197人，扎下镇54701人，颜集镇52510人，潼阳镇47647人，龙庙镇48873人，高墟镇37282人，耿圩镇34899人，七雄镇38606人，汤涧镇36773人，章集镇36619人，新河镇39467人，贤官镇48403人，吴集镇42704人，湖东镇39842人，青伊湖镇45995人，北丁集乡24851人，周集乡28593人，东小店乡32115人，张圩乡25690人，茆圩乡38804人，西圩乡29496人，万匹乡34450人，官墩乡29282人。
2004年，全县总人口175.88万人，辖29个镇、8个乡：沭城镇90.20平方千米/206932人；陇集镇46.88平方千米/25590人；胡集镇68.68平方千米/51428人；钱集镇49.49平方千米/31935人；塘沟镇57.95平方千米/41324人；马厂镇84.12平方千米/64780人；沂涛镇94.56平方千米/73417人；庙头镇58.47平方千米/41530人；韩山镇65.57平方千米/36990人；华冲镇54.55平方千米/44147人；桑墟镇53.19平方千米/48882人；悦来镇88.03平方千米/40519人；刘集镇72.00平方千米/38122人；十字镇89.20平方千米/60150人；李恒镇66.88平方千米/38675人；扎下镇55.34平方千米/53982人；颜集镇69.21平方千米/53842人；潼阳镇99.68平方千米/47532人；龙庙镇48.60平方千米/49786人；高墟镇61.15平方千米/34019人；耿圩镇70.44平方千米/36862人；七雄镇55.90平方千米/36543人；汤涧镇55.00平方千米/36118人；章集镇46.95平方千米/35843人；新河镇48.60平方千米/39489人；贤官镇50.29平方千米/50247人；吴集镇73.05平方千米/41798人；；湖东镇63.43平方千米/39991人；青伊湖镇50.00平方千米/36294人；北丁集乡38.80平方千米/27097人；周集乡43.87平方千米/28389人；东小店乡 50.99平方千米/31342人；张圩乡39.02平方千米/26282人；茆圩乡72.23平方千米/36253人；西圩乡47.76平方千米/28992人；万匹乡34.95平方千米/32380人；官墩乡56.03平方千米/29499人。（数据来源于《江苏省统计年鉴》）
2005年7月17日，《江苏省政府关于同意调整沭阳县部分行政区划的批复》（苏政复[2005]50号）同意十字镇、七雄镇、章集镇与沭城镇合并设立沭城镇，镇政府驻沭城。行政区划调整后，沭城镇行政区划面积288平方千米，人口34.94万，辖24个居委会、50个村委会。
2009年末，沭阳县总面积2298平方千米、总人口48.29万户、179.26万人。其中：沭城镇277.15平方千米/370150人，陇集镇46.88平方千米/26952人，胡集镇68.68平方千米/52713人，钱集镇49.49平方千米/33221人，塘沟镇57.95平方千米/42213人，马厂镇84.12平方千米/67045人，沂涛镇94.56平方千米/72252人，庙头镇58.47平方千米/47286人，韩山镇65.57平方千米/42476人，华冲镇54.55平方千米/47028人，桑墟镇53.19平方千米/49821人，悦来镇88.03平方千米/44292人，刘集镇72平方千米/38729人，李恒镇66.88平方千米/39985人，扎下镇55.34平方千米/54579人，颜集镇99.68平方千米/54599人，潼阳镇99.68平方千米/47869人，龙庙镇48.6平方千米/50372人，高墟镇61.15平方千米/37555人，耿圩镇70.44平方千米/37028人，汤涧镇55平方千米/40306人，新河镇48.6平方千米/40690人，贤官镇50.29平方千米/51698人，吴集镇73.05平方千米/43652人，湖东镇63.43平方千米/41114人，青伊湖镇50平方千米/37451人，北丁集乡38.8平方千米/27808人，周集乡43.87平方千米/28806人，东小店乡50.99平方千米/33468人，张圩乡39.02平方千米/27161人，茆圩乡72.23平方千米/41815人，西圩乡47.76平方千米/30237人，万匹乡35平方千米/34619人，官墩乡56.03平方千米/28875人。（数据来源于《江苏省统计年鉴》）
2013年7月16日，《江苏省政府关于撤销沭阳县沭城镇设立街道办事处的批复》（苏政复[2013]68号）同意撤销沭城镇，以原沭城镇新桥、城北、建陵、西园、河南、孙巷、古城、南关、健康、东关、长庄、怀文、圩东、果园、南苑、中心、城南、河西18个居委会区域设立沭城街道办事处，街道办事处驻上海北路12号；以原沭城镇五里、叶庄、新南、前巷、湾河、刘洪、项荡7个居委会区域设立南湖街道办事处，并将良种场划归南湖街道办事处管辖，街道办事处驻学院路20号；以原沭城镇团庄、城东、昭德、河东、东园、任巷、杨店、徐沭、章塘、糖坊、桃园11个居委会区域设立梦溪街道办事处，并将渔种场划归梦溪街道办事处管辖，街道办事处驻迎宾大道105号；以原沭城镇孙圩、蒲荡、施圩、南汤圩、前屯、学宜、赵解、周圩、蚕种场、王涧、东南、龙汪、十字、十字果园、西张圩、戴圩、陈陆17个居委会区域设立十字街道办事处，街道办事处驻十字居委会康居大道11号；以原沭城镇章集、任码、长兴、老戚庄、跃进、张刘、葛老、小穆庄、大沈庄、武河、何杨11个居委会区域设立章集街道办事处，街道办事处驻章集居委会店东路1号；以原沭城镇官田、官西、南岭、夹滩、道口、徐圩、高树、田桥、七雄、官东、双条河11个居委会区域设立七雄街道办事处，街道办事处驻官田居委会三支渠路1号。行政区划调整后，沭城街道办事处行政区域面积21平方公里，人口36.4万人，管理18个居委会；南湖街道办事处行政区域面积45平方公里，人口10.3万人，管理7个居委会和良种场；梦溪街道办事处行政区域面积51平方公里，人口11.9万人，管理11个居委会和渔种场；十字街道办事处行政区域面积72平方公里，人口5.4万人，管理17个居委会；章集街道办事处行政区域面积50平方公里，人口5.2万人，管理11个居委会；七雄街道办事处行政区域面积49平方公里，人口5.5万人，管理11个居委会。