清道光十八年（1838年），東莞明倫堂在現(xiàn)萬頃沙鎮(zhèn)境域圍墾。
1949年10月18日，現(xiàn)萬頃沙鎮(zhèn)境域解放，由東莞縣萬頃沙軍事管制委員會接管。
1952年7月，劃入珠�？h第四區(qū)公所。
1955年，改稱萬頃沙區(qū)。
1957年3月，劃入中山縣，為萬頃沙鄉(xiāng)。
1958年10月，與珠江農(nóng)場合并成立萬頃沙公社。
1959年7月，劃入番禺縣。
1984年，為萬頃沙區(qū)。
1987年，撤區(qū)建萬頃沙鎮(zhèn)。
2002年3月18日，原新墾鎮(zhèn)并入萬頃沙鎮(zhèn)。
2005年10月，萬頃沙鎮(zhèn)移交南沙區(qū)。