1915年析绥来县置，属新疆迪化道。治所在今新疆克拉玛依市东南小拐乡附近。1916年改属塔城道。1930年属迪化行政区，后直属新疆省。1957年移治三道河子(今沙湾县)。

在新疆维吾尔自治区北部、天山北麓、准噶尔盆地南部。属塔城地区。面积1.3万平方千米。人口19.7万。辖9镇、3乡和2牧场、1良种繁育场。县人民政府驻三道河子镇。1915年由玛纳斯县析置沙湾县，治小拐(今克拉玛依市小拐乡)，属迪化道。1917年改隶塔城道。1929年迁治沙湾庄(今老沙湾镇驻地)。1949年属塔城专区。1956年又迁治三道河子。1970年属塔城地区。南部山区最高海拔 5242 米，北部沙漠平原最低海拔246米。主要河流有玛纳斯河、金沟河、安集海河(又名巴音沟河)、宁家河、大小南沟河和沙湾河(泉水河)。属中温带大陆性干旱气候。是国家粮、棉生产基地县和优质棉出口基地县，也是全国五十个国家生态农业试点县。主要农产有小麦、玉米、棉花、豆类、油料作物、甜菜、瓜果等。矿产有石油、煤金、石灰石、芒硝、玉石等。工业有农副产品加工、建材、化工、轻纺、食品、能源、建筑、运输等部门。312国道、北疆铁路、乌奎高速公路均从县城通过，北部有省道呼克公路。沙湾是通中亚各国的“古丝绸”之路北道，后又是天山北麓东西交通孔道。在县城南部山区内，还有北疆驰名的热水泉子，被誉为“神水天医”泉。热水泉又是历史上盛产黄金之地，有“日出斗金”之称。名胜古迹有蒙古庙、铁门坎、姑娘坟和东大塘、宁家河、水沟、金沟河、避暑山庄、鹿角湾等。