江苏省上海县宝山镇。 母亲为曹钟淑，父亲为沈素存（1884-1961）。1922年6月17日毕业于清华学校。1928年，以官费赴美留学，于美国俄亥俄州立大学攻读化工学位。同年，也在美国路易斯安那州立大学取得制糖工程硕士。赴美期间，沈镇南曾参与梁实秋、闻一多等留美清华毕业生间发起的「大江会」，此组织为一主张国家主义的爱国学生团体。1932年，到德国柏林大学研究甜菜制糖，沈镇南成为中国少有的留美留德制糖专家。归国后，曾短暂于交通大学、清华大学从事教职。1934年，广州政府任用沈镇南筹设广西糖厂，沈镇南也在