金沙镇一带，南北朝时期为长江、黄海交汇处的南布洲，与胡逗洲邻近；宋以前称布洲场，俗称“古沙”。北宋太平兴国年间（976——983年），取“披沙拣金”之义命名金沙，设金沙场，为通州所辖七盐场之一。明洪武二十五年（1392年）设盐课司，渐成集镇，有南、北二川门。镇区踞运盐河两岸，大部在河北，南北街短，东西街长，呈月牙形。民国18年，为区下行政建制镇。民国23年，为南通县13个区中第七区区公所驻地。全镇编为20保193甲。民国27年12月，日军侵占金沙镇。民国29年，伪政权将金沙镇分为碧霞、金虹两镇，民国31年仍并为金沙镇。民国32年金沙镇设22保220甲，民国35年缩编为15保150甲。
1949年1月28日，金沙镇解放，成立中共金沙工委和金沙办事处，分别属中共南通县委、县政府领导。金沙即为县属镇。镇区面积0.365平方公里，划为东市街、新市街、建设街、中心街、北市街、西市街、南市街、虹南街、虹西街、布市街、公园村，共10街1村。
1950年6月，改为区属镇。1952年7月，为金沙镇区。1954年8月仍为县属镇。1956年6月，设管理区。第一管理区：新市街、东市街；第二管理区：西市街、中心街、北市街、建设街；第三管理区：虹南街、南市街；第四管理区：布市街、虹西街。公园村和各街所属农户分建一、二、三、四、五农业生产合作社。1958年9月，建金星人民公社，管理区和农业社改称工区。次年1月改称金沙人民公社。1960年7月，工区改称居民和蔬菜管理区。1961年蔬菜管理区划分为虹西、虹南、公园村3个蔬菜大队。1965年，金中公社第十六大队划入，为第四蔬菜大队，即新三园大队。1977年12月，金沙公社仍称金沙镇，属金沙区。1979年6月，金沙镇从金沙区划出，直接由中共南通县委、县政府领导。
1984年5月，金南乡并入，全镇为16个村、6个居民委员会.1987年3月，金中乡并入，全镇为33个村、8个居民委员会。2000年5月，撤销金沙镇、金西乡、金乐乡、金余乡，设立金沙镇。全镇面积120.84平方公里，耕地106318亩，辖84个行政村，21个居委会，年末人口20.4771万人。
2001年9月，在区划调整行政村合并后的碧堂庙、指金桥、金南、盆架桥4个村及金南、金和、镇南、八角亭、碧堂5个居委会划归通州经济开发区。至2005年末，全镇面积110.91平方公里，耕地7018公顷。复耕土地58公顷,内河水面570公顷。除汉族外，有壮、苗、侗、土家、彝、布依等17个少数民族143人。定居金沙镇的海外华侨12人，港、澳、台胞46人。
2015年3月26日，南通市通州区行政区划调整， 撤销金沙镇。
