东周时期，为钟吾国辖地，后属吴、楚。
秦置司吾县。
西汉时期境内设司吾、建陵2县，属东海郡。
东汉时期为侯国，属下邳国。
西晋时期为县，属临淮郡。
南北朝时期刘宋开国后，撤销司吾县，并入宿豫县。
1942年8月，境域东部属抗日民主政权潼阳县。
1943年8月，中国共产党在境域西部建立宿北县。
1949年5月，设新安县。
因与河南省新安县重名，1952年9月，新安县更名为新沂县。
1953年5月，改属徐州专区。
1970年，改属徐州地区。
1983年，徐州市和徐州地区合并为徐州市，实行市管县，隶属徐州市。
1990年2月，新沂县撤县建市。