沈其震出生于1907年，出生于重庆，祖籍湖南长沙。青少年时期，沈其震主要以求学为主，他天资聪颖，学习刻苦，读书成绩很好。1923年，沈旗镇考入同济大学医学院，从同济大学毕业之后，他前往日本进修，获得了医学博士学位。1931年，沈其震返回国内，进入北平协和医院任职。这一年，九一八事变爆发，沈其震一方面继续行医，另一方面也积极参加社会上的抗日救亡活动。
1937年，抗日战争全面爆发后，在两党第二次合作的背景下，南方八省的游击红军改编为新四军，叶挺担任了新四军的第一任军长。在新四军成立之前，沈其震就与叶挺一起前从上海前往武汉，见证了新四军军部的成立，同时，沈其震还参与筹建了新四军军医处的工作，并担任了新四军军医处处长。
除了自己参加新四军之外，沈其震还动员了数十名高级医务人员参加新四军，同时，他也从上海运送了大批医疗器材以及药物，在皖南建立了新四军前线、后方医院，而且医院办得很好，不仅设备齐全，而且还有手术室、化验室、药房等。
另外，沈其震也举办培训班培养医护人员，为新四军培养了一支合格的医疗力量。1940年冬天，苏北根据地缺医少药，向军部请求支援，在这种背景下，叶挺安排沈其震前往上海，就近采集药品，支援苏北部队。
此后沈其震绕道温州，前往上海执行任务。在执行任务期间，皖南事变爆发。得知皖南事变发生后，沈其震留在上海，向身处上海的中外人士说明情况，揭露国民党破坏抗日民族统一战线的丑恶嘴脸。
皖南事变之后不久，沈其震前往新四军盐城军部，因为当时新四军已经脱离国民党系统，按照红军的编制，军医处改为卫生部，沈其震也由此担任了新四军第一任卫生部部长。因为日本侵略者以及国民党顽固派的影响，当时新四军的处境极其艰难，但沈其震没有灰心，他继续动员认识的医护人员前往新四军，而且想方设法为新四军提供了大量紧缺的药品。
1941年5月，经过批准，沈其震加入了我党，成为一名光荣的党员。在这之后，沈其震在华中抗日根据地创办了华中医学院，继续为新四军培养医疗卫生人员。1943年，他前往延安，后续的抗日战争以及解放战争时期，沈其震不断为前线输送医护人员以及急需的医疗物资，不仅挽救了很多伤员，而且也促进了革命的最终胜利。
新中国成立之后，沈其震担任了大连大学医学院院长以及中央卫生研究院院长等职务，1955年，他当选为中国科学院学部委员（相当于现在的中国科学院院士），次年，他担任了中国医学科学院院长。
那段时期，沈其震先后领导与组织创建了劳动卫生研究所、寄生虫病研究所、药物研究所等十多个科研机构，为建国初期医学的发展与进步做出了重要的贡献。1966年，十年浩劫开始之后，沈其震也受到冲击，尤其是在造反派的迫害下，他被非法关押长达6年。期间，沈其震始终保持着一个党员的铮铮铁骨，与造反派进行了坚决的斗争。十一届三中全会后，沈其震重新恢复工作，晚年他主要生活在昆明，于1993年因病去世，享年86岁。
