龙沙区为齐齐哈尔市老城区之一。
1945年“九三”抗日战争胜利后，1946年5月，齐齐哈尔市政府将全市原伪满时期的11个区划为6个区，今龙沙区城区分属二区和三区。
1954年12月11日，黑龙江省人民政府批准，将原市内6个区调整为4个，以原四区的全部区域和一区、三区、五区各一部分区域，设立龙沙区。
1958年1月30日，撤销永定区，将其一部分区域并入龙沙区。
同年12月，全市实现“人民公社化”，将原6个区改建为龙沙等10个人民公社（区）。
1961年8月30日，将新华、龙沙公社合并为龙沙区。
同时，将光荣管理区和龙沙园艺农场合并为龙沙农业分社。
1972年将郊区所属的大民公社，划归龙沙区管辖。
名称沿用至今。