陇海铁路于1905年起动工，沙塘站所在徐州至商丘段与1915年通车。
解放前战乱不断，铁路运输时断时续。1949年，陇海线连云港站至
虞城县站段划属军委铁道部
中国铁路济南局集团有限公司管理局徐州分局管辖，沙塘站属之。
1981年，自沙塘站西向北为开发沛县大屯煤炭资源修建了
徐沛铁路，沙塘站为该线路的结算站。
2008年，原徐州铁路分局管辖各线路、站段整建制划拨给
中国铁路上海局集团有限公司管辖，沙塘站遂改属上海铁路局徐州车务段管辖，现为
四等站。
随着铁路的历次提速，
陇海铁路上的普客列车停运，沙塘站仅剩余徐沛线的两对客运列车停靠。