1943年起，先后任中共华中局党校教务处处长、中共淮南区党委宣传部部长、城工部部长。第二次国共内战时期，先后任中共华中分局城工部部长，中共中央上海局宣传部部长兼统战部部长，并分管南京、杭州的地下工作。1948年秋，兼任上海局策反委员会副书记，主持指导国民党海军重庆号和第二舰队的起义。中华人民共和国成立后，沙文汉历任中共浙江省委宣传部部长兼统战部部长，中共中央华东局台湾工作委员会副书记，浙江省人民政府副主席兼教育厅厅长、浙江大学校长，中共中央华东局宣传部副部长等职。1954年12月，任浙江省省长兼中共浙江