東周時期，為鐘吾國轄地，后屬吳、楚。

秦置司吾縣。

西漢時期境內設司吾、建陵2縣，屬東�？�。

東漢時期為侯國，屬下邳國。

西晉時期為縣，屬臨淮郡。

南北朝時期劉宋開國后，撤銷司吾縣，并入宿豫縣。

1942年8月，境域東部屬抗日民主政權潼陽縣。

1943年8月，中國共產黨在境域西部建立宿北縣。

1949年5月，設新安縣。

因與河南省新安縣重名，1952年9月，新安縣更名為新沂縣。

1953年5月，改屬徐州專區(qū)。

1970年，改屬徐州地區(qū)。

1983年，徐州市和徐州地區(qū)合并為徐州市，實行市管縣，隸屬徐州市。

1990年2月，新沂縣撤縣建市。