清道光十八年（1838年），东莞明伦堂在现万顷沙镇境域围垦。
1949年10月18日，现万顷沙镇境域解放，由东莞县万顷沙军事管制委员会接管。
1952年7月，划入珠海县第四区公所。
1955年，改称万顷沙区。
1957年3月，划入中山县，为万顷沙乡。
1958年10月，与珠江农场合并成立万顷沙公社。
1959年7月，划入番禺县。
1984年，为万顷沙区。
1987年，撤区建万顷沙镇。
2002年3月18日，原新垦镇并入万顷沙镇。
2005年10月，万顷沙镇移交南沙区。