春秋时为羌族和戎族杂居地。秦属北地郡。汉属安定郡朐卷县。南北朝时属灵州薄骨律镇。隋属灵武郡丰安县。唐属西会州鸣沙县。宋、辽、西夏时期属西夏应理县。元属宁夏应理州。明废应理州,于建文元年(1399年)置宁夏中卫指挥使司,属陕西都指挥使,中卫之名由此始。清雍正三年(1725年)废卫置中卫县,属甘肃省宁夏府。1911年中卫属甘肃朔方道。
1933年,中卫县一分为二,在其东部新置中宁县。1941年,宁夏省将中卫县香山地区划出,设香山设治局。1945年,宁夏设置建了行政专员督察区,中卫属第二督察专员区。不久,香山设治局撤销,并入中卫县;专区也撤销,中卫县直属宁夏省。1954年宁夏省撤销并入甘肃省,中卫县属甘肃省银川专区。1958年宁夏回族自治区成立,甘肃省银川专区撤销,中卫县直属自治区。1972年,银南地区成立,中卫县归属其管辖。1998年银南地区撤地设市,中卫县隶属吴忠市辖制。
2003年12月31日,国务院(国函〔2003〕139号)批复同意设立地级中卫市:(1)撤销中卫县,设立地级中卫市。(2)中卫市设立沙坡头区,以原中卫县的行政区划为沙坡头区的行政区划。区人民政府驻鼓楼西街。【注:地级中卫市设立后,没有设立沙坡头区一级政权,只在原中卫县辖区设立中卫城区办公室等机构,以“中卫城区”指代沙坡头区。2008年6月11日,自治区人民政府办公厅下发通知,要求即日起统一使用“中卫市沙坡头区”,不再使用“中卫市中卫城区”或其他名称】
2012年5月组建沙坡头区管委会。2015年10月,根据自治区编委印发的《中卫市沙坡头区机构设置和人员编制方案》精神,自治区正式批准设立沙坡头区。2016年8月19日,沙坡头区人民政府正式挂牌成立,标志着该区以市辖区行政建制模式独立运行。
1933年以来中卫辖地未变更,实行区、乡、保、甲制,全县分为4个区,16个乡,81保。1936年改乡为联保。1940年废联保,复为乡。1941年撤区,实行乡、保、甲制,全县辖16个乡,81保。
1949年9月中卫县人民政府成立,实行区、乡、村制。全县设7个区,38个乡,1964个村。城厢区,驻县城,辖教育、太平、民乐、平等、东关等5个乡;第一区,驻西夹道,辖瞳庄庙、西园、黑林、西夹道、白家桥、东园等6个乡;第二区,驻莫家楼,辖柔远、五里墩、施庙、镇靖、莫家楼、砖塔、新墩等7个乡;第三区,驻镇罗堡,辖凯歌、九塘湖、镇罗、镇南、观音寺、沙渠等6个乡;第四区,驻宣和堡,辖赵家营、旧营寺、宣和堡、佛门堂、东狱寺等5个乡;第五区,驻刘家湾子,辖沙滩、永康、申家滩、常乐堡、水车等5个乡;香山区,驻上石棚,辖校尉川、上石棚、三眼井、陈家水等4个乡。
1952年,城厢区改为第一区;原第一、二、三、四、五区分别改为第二、三、四、五、六区;撤销香山区,将原香山区辖地分为两个区(第七区和第八区)。第七区驻上石棚,辖校尉川、苦水沙河、上石棚、深井4个乡;第八区驻陈家水,辖牛条沟、峡门、陈家水、小井子4个乡。1955年,第一至第八区依次更名为城关、沙渠桥、莫家楼、镇罗堡、宣和堡、申家滩、上石棚、梁水园等8个区。1956年2月,8个区建制撤销,将原43个乡合并为21个乡。半年后,21个乡调整为城关、西园、东园、镇罗、柔远、宣和、永康、常乐、三眼井、上石棚、梁家园、陈家水等12个乡。
1958年9月,设置甘塘办事处。10月,原12个乡和1个办事处撤销,组建为5个公社:由原城关、西园2乡及甘塘办事处组建东方红公社,驻县城;镇罗、柔远、东园3个乡组建先声公社,驻红庙墩;宣和、永康(不包括三滩社)2乡组建灯塔公社,驻宣和堡;常乐乡和永康乡的三滩社组建为卫星公社,驻大路街;上石棚、梁水园、三眼井、陈家水4个乡组建香山公社,驻梁水园。1959年4月,卫星公社更名为常乐公社。1960年在县城内组建城市人民公社,不久后撤销。1961年5月,东方红公社析置为城关、西园2个公社;先声公社析置为东园、柔园、镇罗3个公社;灯塔公社析置为景庄、红泉、三眼井、陈家水4个公社。全县共分为12个公社。
1964年5月,设置香山区,管辖原香山公社析置的4个公社;10月,城关公社改置为城关镇。1965年4月,将城关镇所辖的蔡桥、新墩、韩闸、官桥、南园等大队析出,置为城郊公社,驻旧鼓楼南巷。1968年10月,撤销香山区。1969年2月,撤销陈家水公社,将其所辖的黄泉、石门大队划归景庄公社;黄套、小井子大队划归常乐公社。1983年,所有公社全改为乡。1984年,自西园乡析出碱尖湖以西至营盘水地带,设置甘塘镇,驻甘塘。1985年,在新开发的南山台灌区增置东台、西台2个乡。1988年,在北干渠沙漠地开发出的灌区增置新北乡。
1992年8月,宣和、常乐、镇罗3个乡改置为镇;至此,全县共辖城关、甘塘、宣和、常乐、镇罗等5镇和城郊、东园、西园、柔远、永康、东台、西台、红泉、景庄、三眼井、新北等11乡。【以上主要根据《宁夏现代政区变迁沿革》(冯茂著,宁夏人民出版社,1998年9月第1版),部分有改动】
2000年,中卫县辖6个镇、11个乡。2000年第五次人口普查,中卫县常住总人口320474人,其中,城关镇60726人、甘塘镇3149人、镇罗镇30890人、宣和镇36059人、常乐镇18195人、迎水桥镇12599人、城郊乡24436人、西园乡19440人、东园乡34328人、柔远乡28115人、永康乡19303人、新北乡6966人、东台乡6064人、西台乡8904人、红泉乡2292人、景庄乡3438人、三眼井乡5570人。
2003年,中卫县调整乡镇行政区划:原三眼井乡与景庄乡合并成立香山乡;镇罗镇保持不变(其他调整情况尚不清楚)。调整后,全县辖柔远、文昌、宣和、常乐、镇罗、滨河、迎水桥、永康、东园等9个镇和香山乡。
2008年,宁夏回族自治区政府同意将海原县的兴仁镇、蒿川乡划归中卫市沙坡头区管辖(2月18日正式移交)。
2010年第六次人口普查,沙坡头区常住总人口378606人,其中,滨河镇66331人,文昌镇77336人,东园镇30946人,柔远镇23088人,镇罗镇25661人,宣和镇44594人,永康镇27482人,常乐镇18573人,迎水桥镇24969人,兴仁镇20816人,香山乡8173人,嵩川乡7610人,中卫山羊选育场1995人,美利工业园区1032人。
2015年12月,自治区政府批复同意中卫市撤销沙坡头区蒿川乡行政区划建制,将蒿川乡行政区域划归兴仁镇。至此,全区辖10个镇、1个乡,167个行政村、15个城镇社区。