사동구역의 동쪽은 황해북도 상원군과 평양직할시 승호구역, 남쪽은 황해북도 중화군과 평양직할시 력포구역, 서쪽은 평양직할시 대동강구역·동대원구역·선교구역, 북쪽은 대동강을 사이에 두고 평양직할시 대성구역을 접하고 있다. 면적은 118.9㎢이고, 인구는 14만 869명(2008년)이다.
사동구역(寺洞區域)은 1959년에 북구역이 사동구역으로 개편되면서 형성된 지명이다. 이는 구역의 서북쪽에 있던 추을미면(秋乙美面) 사동리(寺洞里)에서 유래하였는데, 사동은 절이 있는 마을이라는 의미를 지니고 있다.
구역의 대부분은 넓은 평양벌을 이루는데, 남동부는 제령산(祭靈山, 341m)·구월산(龜越山, 206m)·메추리산(232m)·신필봉(神筆峯, 185m) 등이 다소 높은 산지를 이루고 북서부로 가면서 두루봉·고두산(高頭山)·칡산·분토산 등의 완만한 구릉이 전개된다. 하천은 대동강이 구역의 북부를 북동쪽에서 흘러와 남서류하고, 남강(南江)이 북동부에 남동쪽에서 북서류하면서 대동강에 합류한다.
상원강(祥原江)은 구역의 동쪽 경계를 이루며 남쪽에서 북쪽으로 흐르다가 이현리 일대에서 남강에 합류한다. 서남부는 무진천(戊辰川)이 서류하면서 대동강에 합류하는데 전형적인 자유곡류하천을 이루고 있다. 특히 북부는 대동강과 남강의 충적평야인 미림벌이 동서로 길게 형성되어 있다. 또 덕동리의 덕동대추나무가 천연기념물 제9호로 지정되어 있다.
조선시대에는 평양부(平壤府) 예안부(禮安部)의 대동강방(大同江坊)과 생이방(栍伊坊), 율리방(栗里坊), 추울미방(秋鬱美坊)에 속하였다. 1896년에 평양부 대동강면(大同江面), 청룡면(靑龍面), 율리면(栗里面), 추을미면(秋乙美面)이 되었다가 1914년에 그대로 평안남도 대동군(大同郡) 대동강면, 율리면, 청룡면, 추을미면으로 분리되었다.
대동강면은 1930년대부터 1940년대초까지 능라리(綾羅里)·동대원리(東大院里)·불당리(佛堂里)·석암리(石巖里)·선교리(船橋里)·신리(新里)·오야리(梧野里)·오촌리(鰲村里)·율리(栗里)·의암리(衣岩里)·장진리(將進里)·정백리(貞柏里)·조왕리(助王里)·토성리(土城里) 등 15개 리가, 율리면은 1940년대 초에 구동창리(舊東倉里)·송신리(松新里)·신동창리(新東倉里)·장지리(長池里)·장천리(將泉里)·칠산리(七山里) 등 6개 리가, 추을미면은 1940년대 초에 미림리(美林里)·빈리(蘋里)·사동리(寺洞里)·신리(新里) 등 4개 리가 각각 평양부에 병합되었다.
청룡면은 1947년에 추을미면을 병합하여 중화군 청룡면이 되었다가 같은 해에 강동군에 이관되었고, 1952년에 승호군에 편입되었다. 1946년에 평양특별시 북구로 개편되었다가 1952년에 북구역으로, 1959년에 사동구역으로 개칭되었다. 1960년에 동대원구역과 대동강구역이 신설되면서 일부 지역이 분리되었고, 승호군 금탄리(金灘里)가 편입되었다.
1965년에 상원군의 덕동리(德洞里)와 승호구역의 대원리(大園里)·오류리(五柳里)·이현리(梨峴里)가 흡수되었다. 이후 여러 번의 행정구역 조정을 통해 일부 동리가 이관되거나 신설·폐지되었다. 2002년 기준으로 행정구역은 13동(남산동, 두루1·2동, 미림동, 삼골동, 석정동, 송신1·2·3동, 송화1·2동, 장천동, 휴암동) 6리(금탄리, 대원리, 덕동리, 동창리, 오류리, 이현리)로 구성되어 있다. 구역의 소재지는 송신1동이다.
농업은 구역의 리마다 설치되어 있는 금탄·덕동·이현 등 각 협동농장을 중심으로 벼·옥수수·메밀 등의 곡물류을 비롯하여 무·배추·오이 등의 채소류, 사과·배·복숭아 등의 과일류를 생산하고 있다. 1980년에 대동구역과 사동구역 사이로 흐르는 대동강을 막은 미림갑문(美林閘門)이 완공되면서 남포부터 순천까지 배가 다니는 것이 가능해졌으며 발전소 기능 또한 겸하였다.
산업시설로는 대동강맥주공장·사동종합식료공장·평양대흥모피가공공장·평양돼지공장 등이 있으며, 교육과학연구원·노동기계화연구소·수리공학연구소·평양남새과학연구소 등의 연구시설이 위치한다. 교통은 평양∼원산간 고속도로, 평양∼개성간 1급도로, 평양∼승호간·오류∼미림간·송신∼상원간·송신∼입석간 2급도로 등이 통과한다. 대중교통으로 송신∼선교간 궤도전차와 미림에서 시내 주요 구역을 연결하는 버스가 운행되고 있다. 또 미림과 봉화를 연결하는 수상통로가 개설되어 있다.
철도는 평덕선이 통과하는데, 송신역·미림역·청룡역·대원역·덕동역·이현역이 설치되어 있다. 유물·유적으로는 금탄리유적, 대동강나무다리(국가지정문화재 보존급 제1676호), 이현리무덤 등이 있다.