1949年2月，沙河地区属昌顺县。1949年4月，属昌平县二区。1953年7月，成立沙河镇，辖1街、6村。1956年2月，沙河镇并入大乡，改称沙河乡。1958年8月，属红旗公社。1958年11月，沙河乡改沙河工作站，属小汤山公社。1959年11月，成立沙河中越友好公社，沙河镇管理区成立。1961年6月，沙河中越友好公社撤销，成立沙河公社。1981年7月，沙河公社改乡。1987年1月，沙河乡并入沙河镇。1990年6月，沙河镇分为沙河镇和巩华镇。1993年10月，巩华镇下辖的农村并入沙河镇。1997年12月，沙河镇、巩华镇复并为沙河镇。1999年10月，七里渠乡并入。1999年12月，昌平县改区。2007年11月28日，沙河地区办事处成立，同时保留沙河镇建置。
截至2018年末，沙河镇有户籍人口52701人。
截至2020年6月，沙河镇下辖21个社区和22个行政村，
镇政府驻昌平区沙河镇百沙路。
2011年，工业总产值达到330.2亿元，比上年增长7.4%。财政总收入1.9亿元，比上年增长12.4%。从各主要税种看，完成营业税0.7亿元，增值税0.3亿元，企业所得税0.3亿元，分别比上年增长30.8%、2.7%、-14.6%。人均财政收入1714元，比上年增长12.4%。
