唐、宋、元、明、清、民国时期，该区域先后隶属于东莞县、香山县、中山县、番禺县。
1949年12月，万顷沙东莞县明伦堂示范农场被接管，改称万顷沙接管处农场，1950年定名为广东省东莞县万顷沙国营农场，1954年成立广东省万顷沙国营机械农场，直属省农垦厅。
1953年4月，珠海县成立，万顷沙、龙穴岛和沙头乡、沙中乡、沙尾乡，连同东莞县析出的南沙、长沙、小虎、大虎，与中山县析出的冯马乡、新安乡、平安乡一并划入珠海县。
1957年3月，划入中山县。
1959年6月，恢复番禺县建制，黄阁（含大小虎、沙仔岛）和万顷沙（含南沙、龙穴岛）从中山县析出，划入番禺县。
1975年1月，番禺县改属广州市管辖。
1978年6月，万顷沙国营机械农场更名为广东省珠江华侨农场，1988年改属广州市，称珠江管理区。
2005年4月，成立广州市南沙区，从番禺区析出南沙街、万顷沙镇、横沥镇，灵山镇庙南村、七一村、庙青村的部分区域，东涌镇的庆盛村、沙公堡、石牌村部分区域以及黄阁镇、珠江管理区，划归南沙区管辖。
2012年12月，又从番禺区析出东涌、大岗、榄核3个镇，划归南沙区管辖，沿用至今。