沈心工的祖辈原是名门望族，靠帆船航运发迹。1840年鸦片战争后，由于帝国主义殖民势力入侵，帆船航运无法与洋人的轮船竞争，沈家家道日趋衰落。沈心工出生时，沈氏家业已处于濒临崩溃之际。沈心工的父亲沈悦杠奉祖父之命主持家政，不仅承受着家业破产的压力，还要靠典当和找些杂差来维持生计，这给幼小的沈心工留下了深刻的印象和痛楚的记忆。沈心工幼时从母亲那里接受启蒙教育，后随中了秀才的大哥读书。8岁时全家客居长沙，12岁时移居青浦外婆家。1890年，沈心工考中了秀才，且成绩优异，名列第二，但由于这年大哥不幸病故，于是他接替大哥当了上海一个官宦人家办的私塾的教书先生，从此走上社会，自食其力。1891年，沈心工到江宁参加乡试落第，这使他对通过科举走向仕途的幻想彻底破灭，但是，准备参加乡试为他打下了良好的国学基础。接着发生的家事、国事，又使他的思想受到了强烈的震动。

1890年，沈心工从乡下来到维新思想的重要策源地—上海，一切都很新鲜。例如，“师夷长技以制夷”，“中学为体，西学为用”，废除八股，举办新式学校，设厂制造新式武器等，都是当时进步知识分子经常议论的话题。父亲为了全家生计，到远离家乡的湖南谋生，1892年因贫病交加，在长沙一个小客栈中孤寂地去世。1894年甲午战争的惨败，使沈心工对腐朽的清王朝彻底绝望。这时，由于聘用沈心工教授私塾的主人去世，他也结束了旧式教书先生的生涯。在任家庭教师的时候，沈心工还到英国人创办的格致书院，听院长讲授数学。受此影响，他开始萌发研究西学的思想。

1895年，沈心工经人推荐到上海约翰书院教授国文。教书之余，他还向外国牧师学英语，并师从昆曲名家学习昆曲。在“科学救国”、“实业救国”和“教育救国”等维新思潮的推动下，上海的南洋公学（即今上海交通大学和西安交通大学的前身）于1896年创办。该校首先设立的是师范学堂，培养新式的教师。沈心工知道此事时后，他毅然放弃约翰书院教席的优厚待遇，考入南洋公学师范学堂，主修数学，兼修英语、物理、中文等课程。不久，他又获得兼课教师的职位。1900年，沈心工与师范班的同学筹办了南洋公学附属小学。1901年他毕业后即应聘任该附小教师。1902年4月，沈心工东渡日本，自费进入东京弘文学院学习。后因发生日本政府伙同清朝钦差迫害中国留学生的事件，他与部分同学退学抗议，转入中国人自办的清华学校学习。

沈心工是中国近代普通学校音乐教育初创时期最早的音乐教师，一生作有乐歌180余首。多数是采用外国歌曲的曲调，少数采用中国传统民歌填词或专门作曲。从1904年起，他先后编辑出版了《学校唱歌集》（3集）、《重编学校唱歌集》（6集，1911）和《民国唱歌集》（4集，1912）。1937年重新修订，精选出歌82首，汇编出版了《心工唱歌集》。此外，他还翻译编辑出版了《小学唱歌教授法》一书。沈心工的乐歌题材较为广泛：有表现爱国主义精神的《黄河》《从军歌》《爱国》等；有直接鼓吹国民革命、歌颂共和新政的《革命军》《美哉中华》等；有提倡男女平权，重视科学的《女学歌》《电报》《纺织》等。他所编乐歌，多数是儿童歌曲。由于他长期担任教师，对儿童的心理特点和唱歌要求有较深入的观察与了解，因而善于描写儿童生活中所接触到的一些事物，使儿童感到亲切。他也是最早使用白话文写作歌词的作者，所作歌词浅而不俗，简明易解。他选用曲调比较注意音乐语言的生动性和儿童特点。如他所编的《体操―兵操》《赛船》《竹马》《铁匠》等乐歌，在学生中广为流传。由他作曲的乐歌还有：《黄河》《革命必先革人心》《军人的枪弹》《采莲曲》《今虞琴社社歌》和《辍悼歌》等6首，以《黄河》一曲影响最大，此曲表现了作者对祖国的真挚感情，黄自在《〈心工唱歌集〉序》中对此歌作了高度评价，认为此曲“非常的雄沉慷慨，恰切歌词的精神，国人自制学校歌曲有此气魄，实不多观”。

沈心工的贡献，不仅表现在近现代新式教育特别是近现代新音乐教育和普及方面，还涉及其他许多领域。例如，早在1907年，沈心工为救赈淮徐大水灾，就导演了话剧《儿戏》（又名《新旧纷争》），义演赈灾。这部剧借鉴日本明治维新后风行一时的“新派剧”风格，在中国话剧史上被称为“新剧”。它与李叔同根据美国斯托夫人同名小说改编的话剧《黑奴吁天录》同年写成，是中国最早创作的话剧之一。从1919年至1922年三年间，沈心工还创作并导演了话剧《雪玫瑰》《忠勇之童子》《神仙布》《棠棣之花》，并在有的话剧中加上音乐，这在当时也很少见。沈心工还根据《赵氏孤儿》的故事改编和导演了昆剧《双忠墓》，在南洋公学附小创建二十周年纪念会上演出。他在剧中采用了昆曲的三四十首不同曲牌，受到包括昆曲名家在内的观众的高度赞誉。

沈心工的音乐作品主要在乐歌方面，其创作乐歌题材较为广泛：有表现爱国主义精神的《黄河》《从军歌》《爱国》等；有直接鼓吹国民革命、歌颂共和新政的《革命军》《美哉中华》等，有提倡男女平权，重视科学的《女学歌》《电报》《纺织》等。他所编乐歌，多数是儿童歌曲。由于他长期担任教师，对儿童的心理特点和唱歌要求有较深入的观察与了解，因而善于描写儿童生活中所接融到的一些事物，使儿童感到亲切。他也是最早使用白话文写作歌词的作者，所作歌词浅而不俗，简明易解。他选用曲调比较注意音乐语言的生动性和儿童特点。如他所编的《体操─兵操》《赛船》《竹马》《铁匠》等乐歌，在学生中广为流传。

由他作曲的乐歌还有：《黄河》《革命必先格人心》《军人的枪弹》《采莲曲》《今虞琴社社歌》和《辍悼歌》等6首，以《黄河》一曲影响最大，此曲表现了作者对祖国的真挚感情，黄自在《心工唱歌集序》中对此歌作了高度评价。

沈心工的作品虽然主要是按曲填词，但他注意到歌词的形象鲜明和通俗易懂，也注意到使外来曲调与中国语言在音调、节奏上的结合，所以很多乐歌的词曲都很吻合自然，在群众中广为传唱。

沈心工作品的风格典雅隽永，词曲配合贴切，易于上口，因此在社会上流传极广。黄炎培在为《重编学校唱歌集》所作的序文中写道：“沈君之所以为……良导师者，不惟以其得风气先，尤以其所制乐歌，虽至今日作者如林，绝不因此减其价值，且与岁月同增进焉。”著名音乐家黄自为《心工唱歌集》所作的序文中说：“先生的歌集，风行最早。……所谓‘盛极南北’确系事实而不是过誉。所以现在的青年教师及歌曲作者多少皆受先生的影响，这一点贡献，也就了不起了。”1911年出版的《二十世纪女界文明灯弹词》，在记述一个“女权运动”组织搞的一次“天足会”的集会上用风琴伴唱沈心工创作的《女学歌》的场面时，有这样的描写：“击掌完时琴韵高，一曲清歌声婉转，原来是振兴女权训儿曹，心工沈氏传佳制，淑性陶情要算是第一挑。”由此可见沈氏的作品在当时的风行情况。沈心工的180余首乐歌，所涉题材极其广泛。作品大多沿袭了日本乐歌的风尚，多用欧美或日本的名曲、民谣填配歌词。一部分则是他自己专门作曲的，也有一部分是采用了中国传统民歌的曲调。

从1900年与南洋公学师范班的同学一起筹办南洋公学附属小学，1903年2月从日本回国后执教于这所小学，到1927年被迫离开，在近三十年的教学生涯中，沈心工始终坚持“有教无类”的教育思想，关心每个学生德、智、体、美的全面发展，并为此付出了巨大的心血。沈心工几乎长年住在学校，很少回家。每天起床钟一响，他总是第一个跑到操场，集合学生出操；每晚宿舍熄灯，他也必巡视一周；逢节日假期，对于住校的华侨学生，他格外关心，常带他们到杭州等附近各地去旅行；甚至连学生的桌椅板凳和寝室的床铺、照明都作了精心的设计；对待学生就像对待自己子弟一样，严而不厉，谆谆教导，卓有成效，在学校和社会上威望很高。对此，曾是南洋公学附属小学学生的邹韬奋，曾有如下一段回忆：“沈叔逵先生，他是一位很精明干练的教育家，全副精神都用在这个小学里面，所以把学校办得很好。”

1911年辛亥革命爆发，沈心工受革命军之托，率部光复青浦。可当地军民拥戴他任青浦主事时，却遭到他的婉拒，他仍回到南洋公学附属小学主持校务，1922年又兼任大学部训育主任。1927年，北伐军进入上海，在“四·一二”蒋介石叛变革命的前几天，上海的政治气氛十分异常，国民党派员分别接管了交通大学（即南洋公学）和附属小学。沈心工被迫辞别这所学校。沈心工继续创作歌曲，编辑出版他的唱歌集，后被教育部聘为音乐教育委员会委员，参与音乐教材的编审工作。

沈心工执教近三十年，桃李满天下。他常应学生的邀请赴各地游览，受到学生的热情欢迎和接待，他们相聚犹如家人父子，极为欢愉。1947年，沈心工病逝于上海寓所，并按其遗嘱海葬于吴淞口。沈心工去世后，其生前师友唐文治、黄炎培、顾树森等十余人发起成立“心工音乐年奖”，以纪念他的贡献。

沈心工是点燃乐歌运动火炬，开创中国近现代学校音乐教育先河的启蒙音乐家，被李叔同称为“吾国乐界开幕第一人”。从1903年沈心工在学校创立唱歌课，推动中国近现代新音乐启蒙运动开始，中国的音乐事业跨越了几个时代，有了长足的进步。沈心工发起的“乐歌运动”是继教会与教会学校里的圣咏、军队里的军歌之后，把西式集体歌唱的演唱方式，广泛引入到了中国的学校。乐歌三十多年的发展历程，不仅影响了20世纪20年代大革命时期红色根据地的工农革命歌曲，也为30年代响遍全国的抗日救亡群众歌咏运动的兴起作了准备。沈心工一生为实现民族自强、振兴中华的理想，立足教育，以歌作戈，奋斗了一生。沈心工作为开拓者，以他那中华民族的正气歌声，陶冶和影响了整整一代人，鼓舞了在深重苦难中奋起抗争的民众。