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远在四千多年前，沙沟境内就有人类聚居，属东夷族。夏商时期，沙沟境内属薛国常邑，春秋属齐鲁二国。西汉公元50元汉武帝封刘咸与此 称建阳候，并筑建阳城(故城址在今南常村东北)隶属东海郡，新莽时期改建阳县为建力县，东汉废。
自隋清先后属蕃县，后更名为滕阳，滕县，丞县曾更名为兰陵县，峄县，自隋清1300余年境内隶属二县未变。
明设城置巡检司、守备营，清设都司，后置镇。
1962年始建立薛城区是时起，沙沟镇隶属关系未变。
1958年属滕县临城公社，1961年改沙沟公社，1984年改镇。