幼承庭训，早习篆法，毕业于浙江第四师范。后刻苦自学，并拜冯君木、陈屺怀为师。至上海又转益多师。1929年任广州中山大学预科教授。1949年后任浙江大学中文系教授、浙江省文物管理委员会常委。1963年任浙江美院书法篆刻科专业教授。曾任浙江省博物馆名誉馆长、西泠印社社长、中国书法家协会副主席等职。知识渊博，学贯古今，对书学、文字学、篆刻学、文献学、金石考古学均有高深造诣，并有专著。

    沙孟海早年得吴昌硕指授，其书法无论篆隶楷草，代表北碑雄强一路，在书法史上占有重要地位。他的书法以行草书最佳，尤其善作孽窠大字，人以为“海内榜书，沙翁第一”其擘窠榜书气势宏大、点画精到，富现代感，以气胜，且越大越壮观，此非胸有浩然之气不能致也，为当代书风典范。有《沙孟海书论丛稿》、《沙孟海书法集》、《印学》等多种著述问世。