1983年发表了线性轮轨蠕滑力计算理论，被誉为“沈氏理论”，在国际上广泛应用。在轮轨接触力学、曲线通过理论、蛇行运动稳定性和随机响应等方面取得一系列成果。提出了以降低轮轨动力作用作为主攻方向的新观点，为我国铁路重载、高速技术的发展作出了贡献。研制成功迫导向货车转向架，达到了接近无轮缘磨损的程度。研制成功机车车辆滚动振动试验台，达到国际先进水平。1994年当选为中国工程院院士。