沙河口凈水廠位于沙河口區五一路95號，建于1917年。“急速濾過室”樓群中間為一層7間，兩頭為兩層各10間，建筑面積500多平方米，總占地面積12.9萬平方米。當時凈水能力為每日1.5萬立方米。1932年擴建后，凈水能力增至每日3.5萬立方米。
1945年8月15日日本投降，8月22日蘇聯紅軍進駐大連，解除日軍武裝，實行軍事管制。8月26日，蘇軍杜貝欽科上校率部隊正式進駐大連市內各水庫、凈水廠，沙河口凈水廠被蘇軍接管。
1946年4月，中蘇遼東半島共管委員會成立，下設遼東半島水道管理局。局長由蘇軍上校杜貝欽科擔任，副局長為胡家仁。1951年1月，蘇軍將自來水移交中國地方政府，水道局從遠東電業公司分出，成立旅大水道公司，隸屬旅大市人民政府公用局。沙河口凈水廠隸屬大連水道分公司。
1962年至1978年，凈水能力提高到每日7萬立方米。1981年引碧入連一期工程中，在沙河口凈水廠擴建第二套凈水系統，凈水能力增至每日16萬立方米。1988年至1990年，凈水能力增至每日19萬立方米。
1999年10月，大連市城市供水系統改造工程正式啟動后，對沙河口凈水廠進行重新規劃和建設，原有生產系統停用，在原廠區新建一座凈水能力達每日40萬立方米的現代化水廠，于2003年竣工投產。
2011年3月15日，沙河口凈水廠過濾室舊址被列入大連市第三批重點保護建筑。