进士，选庶吉士，授翰林院编修。咸丰年间，历任内阁学士、吏部侍郎、左都御史、户部尚书、兵部尚书。咸丰十一年（1861年），在军机大臣上行走，并支持东太后慈安、西太后慈禧和奕䜣的祺祥之变，消灭肃顺的顾命八大臣集团。同治元年（1862年），署陕甘总督，用兵西宁回部；七月，班师途中，遇山洪暴发卒，赠太子太保，谥文忠。沈博通经史，工诗古文，旁及篆、隶，刻印、弈棋。有《沈文忠公集》、《广印人传》存世。