当时沙田海位于城门河的河口，连接吐露港。沙田海的英文名称除了Sha Tin Hoi之外，还有Tide Cove，即潮水湾，当潮涨时，海水便会涌入沙田海。虽然cove的中译是小海湾，但沙田海相比香港其他海湾，面积已不算小。

1970年代港英政府发展沙田新市镇，在沙田海两岸进行填海工程，并把城门河延长成为一条7公里长，200米阔的人工河道。自此，沙田海便成为城门河道的一部份，沙田海大部分面积成为了现在城门河两岸的土地，昔日位於海中央的小岛——圆洲成为了沙田区东岸陆地的一部份，并改称圆洲角。现在马料水和马鞍山之间的海湾，仍称为沙田海。