沙河口净水厂位于沙河口区五一路95号，建于1917年。“急速滤过室”楼群中间为一层7间，两头为两层各10间，建筑面积500多平方米，总占地面积12.9万平方米。当时净水能力为每日1.5万立方米。1932年扩建后，净水能力增至每日3.5万立方米。
1945年8月15日日本投降，8月22日苏联红军进驻大连，解除日军武装，实行军事管制。8月26日，苏军杜贝钦科上校率部队正式进驻大连市内各水库、净水厂，沙河口净水厂被苏军接管。
1946年4月，中苏辽东半岛共管委员会成立，下设辽东半岛水道管理局。局长由苏军上校杜贝钦科担任，副局长为胡家仁。1951年1月，苏军将自来水移交中国地方政府，水道局从远东电业公司分出，成立旅大水道公司，隶属旅大市人民政府公用局。沙河口净水厂隶属大连水道分公司。
1962年至1978年，净水能力提高到每日7万立方米。1981年引碧入连一期工程中，在沙河口净水厂扩建第二套净水系统，净水能力增至每日16万立方米。1988年至1990年，净水能力增至每日19万立方米。
1999年10月，大连市城市供水系统改造工程正式启动后，对沙河口净水厂进行重新规划和建设，原有生产系统停用，在原厂区新建一座净水能力达每日40万立方米的现代化水厂，于2003年竣工投产。
2011年3月15日，沙河口净水厂过滤室旧址被列入大连市第三批重点保护建筑。