沭阳建县至今已有2000多年历史。境内有鲁成公九年（前582年）建的郯子国，在今日沭城西北20公里处，仍可寻到留下的一片废墟。前汉时东海郡的厚丘、建陵、阴平、下城、临渣、怀文、服武等古城，皆在境内。后汉，建陵县并入厚丘县。至晋，阴平县也并入厚丘县。宋元嘉十二年，废厚丘县为襄贲县，直到北周建清六年556年）改怀文县为沭阳县，县名沿用至今。

沭阳县具有如此悠久的历史，且是古城封邑所在，自是留有较多的历史古迹和文化遗产。如新石器时代的臧墩和六朝墓葬，西周时的孟墩、殷墩，前汉时的厚丘、阴平方城遗址，宋朝大科学家沈括留下的治水功业与虞姬诞生地有关的虞姬沟、虞姬庙、九龙口、霸王桥等；明代抗倭将领刘綎筑的营垒，清代性灵派诗人袁枚留下的袁公藤和古典雅秀的逍遥厅。其中有的经过装饰点缀，益发异采，有的被列入国家保护文物。这些历史文化遗存，常使沭阳人引为自豪。沭阳古为纷争之地，近为革命老区之一。北宋时宋江义军活动于海、沭一带，南宋时韩世忠在此抗金。清顺治年间，以榆园山为首的农民义军，奋起反抗清庭统治。民主革命时期，老一辈革命家刘少奇、陈毅、黄克诚、张爱萍、李一氓等同志，皆在这里领导过革命斗争。

沭阳夏商时属徐州，周时属青州，春秋末期为鲁国南境，战国时属楚国，秦初属薛郡，后属郯。西汉置厚丘县，隶属东海郡，立阴平、建陵两侯国。三国时立东海国，领厚丘、阴平、建陵等11县。南朝宋文帝元嘉四年，并入襄贲，另置僮县。 梁武帝天监五年，废僮县，置僮阳郡。东魏孝静帝武定七年（549）改僮阳郡为沭阳郡。北周建德七年（578）始定沭阳县名。隋文帝开皇年间隶属海州，唐高宗总章元年（668）改属泗州，咸亨五年还属海州，明洪武年间隶属淮安府，清世宗雍正二年（1724）改属海州府，民国2年属徐海道，民国17年至37年属东海专员公署、徐海行政公署；民国29年秋，中共淮海地委对境内区划作了较大调整，分设泗沭县抗日民主政府、潼阳县抗日民主政府、东海县抗日民主政府、灌云县抗日民主政府，隶属淮海区专员公署；1949年5月，撤销东海、潼阳、泗沭县，原辖区划归沭阳县，宿迁部分辖区划给沭阳，隶属淮阴行政专员公署。1983年实行市管县，属淮阴市。1996年8月苏北区划调整，属新设地级宿迁市。2011年属江苏省直管县。