据说，秦在部署灭六国时，秦始皇亲自堆制研究各国地理形势，在李斯的辅佐下，派大将王翦进行统一 战争。后来，秦始皇在修建陵墓时，在自己的陵墓中堆建了一个大型的地形模型。模型中不仅砌有高山、丘陵、城池等，而且还用水银模拟江河、大海，用机械装置使水银流动循环，可以说，这是早的沙盘雏形，至今已有2200多年历史。
中国南朝宋范晔撰《后汉书·马援传》已有记载：汉建武八年（公元32年）光武帝征伐天水、武都一带地方豪强隗嚣时，大将马援“聚米为山谷，指画形势”，使光武帝顿有“虏在吾目中矣”的感觉，这就是早的沙盘作业。
1811年，普鲁士国王菲特烈·威廉三世的文职军事顾问冯·莱斯维茨，用胶泥制作了一个精巧的战场模型，用颜色把道路、河流、村庄和树林表示出来，用小瓷块代表军队和武器，陈列在波茨坦皇宫里，用来进行军事游戏。后来，莱斯维茨的儿子利用沙盘、地图表示地形地貌，以算时器表示军队和武器的配置情况，按照实战方式进行策略谋划。这种“战争博弈”就是现代沙盘作业。
19世纪末和20年代初，沙盘主要用于军事训练，次世界大战后，才在实际中得到广泛运用。随着电子计算技术的发展，出现了模拟战场情况的新技术，为研究作战指挥提供了新的手段。
制作沙盘使用的材料，一般有:沙盘框，托凳，细沙，泥土，地模型，表示道路，江河的各色纸(布)条，渲染地貌色调的锯末，颜料，表示战斗行动的兵棋，队标和队号，说明居民地，高地和江河名称用的纸牌，以及竹签(木签)，线绳，图钉，米尺，毛笔，铁锹等工具.
设置沙盘
先将沙盘框放置稳妥，使沙盘的方位和现地一致，再铺上3-5厘米厚，湿度适当的沙土，并用木板刮平压紧，作为等高线的平面，然后打上和地形图相应的方格，在沙盘框周围注记相应的编号。
堆积地貌
沙盘上的地物，如房屋，铁路，桥梁，树木和独立地物等，多用相似的模型表示，公路和乡村路用宽窄不等，颜色不同的纸(布条)表示;江河用蓝色纸条或锯末表示;树林用小树枝或绿色锯末表示.地物的大小，应与水平比例尺相适应，关系位置要求正确.设置地物，应按水系，居民地，道路，树林和独立地物的顺序进行设置.后，在相应的位置上插上地名，江河名，山名和高程注记等纸牌。
设置战术情况
战术情况，通常根据预定的作战方案或训练想定，用制式的兵棋，临时制作的队标，队号等进行设置.设置时，先设战斗分界线，而后按先敌后我，由前沿到纵深的顺序进行.如需显示敌，我设防工程时，应先设置工作设施，后设置战术情况。
整饰
上述各项工作完成后，应详细对照检查，并标明沙盘的名称，指北箭头和比例尺，需要时用线绳拉上坐标网.
在军事题材的电影、电视作品中，我们常常看到指挥员们站在一个地形模型前研究作战方案。这种根据地形图、航空像片或实地地形，按一定的比例关系，用泥沙、兵棋和其它材料堆制的模型就是沙盘模型。沙盘模型分为简易沙盘模型和性沙盘模型。简易沙盘模型是用泥沙和兵棋在场地上临时堆制的；性沙盘模型是用泡沫塑料板（或三合板）、石膏粉、纸浆等材料制作的，能长期保存。沙盘模型具有立体感强、形象直观、制作简便、经济实用等特点。沙盘模型的用途广泛，能形象地显示作战地区的地形，表示敌我阵地组成、兵力部署和兵器配置等情况。军事指挥员常用以研究地形、敌情、作战方案，组织协同动作，实施战术演练，研究战例和总结作战经验等。沙盘模型还常用来制作经济发展规划和大型工程建设的模型，其形象直观，颇受计划决策者和工程技术人员的青睐。
在心理和检测方面，沙盘模型被广泛的应用于发现并解决心理方面的问题，在心理医生的指导下，被者或被检测者随自己的意愿设置沙盘模型内的情景，由心理医生根据患者摆的情节或样子来判断某些心理方面的东西.
地形地貌沙盘模型
地形地貌沙盘模型是以微缩实体的方式来表示地形地貌特征，并在模型中体现山体、水体、道路等物，主要表现的是地形数据，使人们能从微观的角度来了解宏观的事物。地形地貌沙盘模型主要运用于交通、水利、电力、国土资源、旅游、军事等行业。