龍沙區為齊齊哈爾市老城區之一。
1945年“九三”抗日戰爭勝利后，1946年5月，齊齊哈爾市政府將全市原偽滿時期的11個區劃為6個區，今龍沙區城區分屬二區和三區。
1954年12月11日，黑龍江省人民政府批準，將原市內6個區調整為4個，以原四區的全部區域和一區、三區、五區各一部分區域，設立龍沙區。
1958年1月30日，撤銷永定區，將其一部分區域并入龍沙區。
同年12月，全市實現“人民公社化”，將原6個區改建為龍沙等10個人民公社（區）。
1961年8月30日，將新華、龍沙公社合并為龍沙區。
同時，將光榮管理區和龍沙園藝農場合并為龍沙農業分社。
1972年將郊區所屬的大民公社，劃歸龍沙區管轄。
名稱沿用至今。