1910年津浦铁路开通，过境沙河集镇设站。

1912年民国建立，隶属于津浦铁路总局浦口分局；

1931年隶属于津浦铁路管理委员会；

1937年津浦路沿线沦陷为日伪所据，后隶属日伪铁道机构；

1945年抗战胜利后，属津浦铁路管理局济徐浦管理处；

1949年解放后，先隶属军委铁道部上海铁路管理局蚌埠分局管理。

1969年，,南京长江大桥建成通车，津浦铁路天津北至林场区间于沪宁铁路合并成为京沪铁路。

2004年10月，南京北（浦口）至蚌埠的普客列车停运，沙河集站告别了最后一趟客运列车，停止了客运业务。

2005年，全路裁撤铁路分局建制，沙河集站改属上海铁路局蚌埠站管辖，现为四等站。