明洪武年间,在八团镇始设下沙三场盐课司署,属两浙都转运盐使司淞江分司。嘉靖三十六年(1557年),沿海倭患,乔镗领筑川沙洼西川沙堡城,置兵戌守。属金山卫中后千户所。镇域仍隶上海县。
清雍正三年(1725年),朝廷批准上海县析长人乡置南汇县,雍正四年正式建县,镇域隶属于南汇县。清嘉庆十年(1805年),两江总督陈大文奏准设置川沙抚民厅。嘉庆十五年正式建厅,今境域川沙城区属川沙抚民厅、南部仍归南汇县。宣统三年(1911年)九月十七日,改厅为县。置川沙县公署,镇域南、北部仍分属南汇县、川沙县。
民国三十四年(1945年)二月,中国共产党领导的游击部队,组建川沙抗日民主政府。同年9月,抗战胜利后,恢复战前建制。镇域分属川、南两县地域不变。
1949年5月15日,川沙县城解放,成立中国人民解放军川沙军管办事处。同月21日,成立川沙县人民政府。镇域分辖如前。
1950年6月17日,镇域南部地区由南汇县划归川沙县管辖。
1992年底撤县建区。
1993年1月1日起,川沙镇归浦东新区领辖。
1997年,川沙、东城两镇并建川沙镇。
2000年5月,新区调整乡镇区划,镇域“撤三建一”,由川沙、黄楼、六团三镇并为新的川沙镇,成为浦东新区行政区域内最大的一个镇。
2011年10月28日,上海市人民政府批复同意撤销川沙新镇、六灶镇建制,设立新的川沙新镇,行政区域范围为:东至原川沙新镇和平村、华路村、大洪村、民利村、虹桥村、陈行村、高桥村、杜尹村、湾镇村、长桥村、储店村、新浜村村界及祝桥镇边界,南至宣桥镇、合庆镇边界,西至张江镇、康桥镇、周浦镇、新场镇边界,北至唐镇镇、合庆镇边界。