Название связывают с латинским Sartoris villa - «усадьба расчистившего землю». Археологическая и муниципальная традиция относит поселение к галло-римскому времени. В Средние века дома группировались вокруг Saint-Martin; владениями распоряжались тамплиеры, затем монастыри Argenteuil и Saint-Denis. Первый камень церкви был заложен в 1009 году при Роберте II Благочестивом, хотя последующие перестройки значительно изменили сооружение. Земледелие, мельницы, перевозки по Сене и особенно виноград составляли основу жизни. По данным города, лозы занимали до 58 процентов территории, а ещё в 1880 году действовало семь общественных прессов. Железная дорога и рост Парижа ускорили заселение, постепенно вытесняя виноградники. В начале XX века Сена дала новый промышленный сюжет: Chantiers Aéro-Maritimes de la Seine строили гидросамолёты с 1923 по 1956 год, связывая Сартрувиль с французской авиацией и морской инженерией. Во второй половине XX века появились крупные жилые кварталы и современный транспортный узел. Театральная история началась с работы Claude Sévenier в 1960-х; новое здание театра открыли в 1986 году, позднее комплекс расширили. В 1994 году муниципалитет вернул виноградник к подножию Saint-Martin как живую память сельского прошлого. В XXI веке город реставрировал церковь, благоустроил около трёх километров берегов и открыл постоянный музей местной истории, объединив разрозненные свидетельства деревни, авиации и пригорода.