沈震出自吴兴沈氏，家族世代为显贵的豪门世族，沈震的六世祖沈是南梁的安陆郡太守，带领族人归附北周，宇文邕娶其女为皇后，册拜沈勰为尚书左仆射，在杜赐给沈家田宅。
先世
沈震的高祖沈琳是隋朝水部郎中、大理卿，曾祖父沈士衡是唐朝陕州区司马，祖父沈介福是尚书司封员外郎、试任长安县县令，父亲沈易直是秘书监。沈震另有堂伯父为唐代书法家冀州刺史沈从道，伯父沈易从为钱塘县丞。根据颜真卿《吴兴沈氏述祖德记》一文及沈易从墓志，可知沈震为吴兴沈氏自海昏侯沈戎算起的过江二十叶孙。
人物生平
沈震于两唐书无个人传记，其生平经历零散见于颜真卿与其姐妹沈珍珠传记以及其他唐代文献。有关沈震最早的记录出现在安史之乱时期的李隆基天宝十四年年末，沈震彼时为平原郡防御使加河北省采访使颜真卿的判官，宪衔为殿中侍御史。沈震与盐山县尉穆宁、武邑县尉李铣、清河主簿张澹、清池尉贾，各抒器能，助颜真卿守平原郡，抵御安禄山的叛乱。由御史台精舍碑题名铭文可知沈震之后还升迁至侍御史。此后沈震一直与颜真卿驻守河北，直到至德元年冬十月颜真卿不敌尹子奇与史思明的围攻，不得不弃守平原郡，渡河南省去。至德二年四月，颜真卿到达凤翔府拜见李亨，而沈震与颜真卿是否同行则不得而知。
有关沈震的第二个记录出现在《唐尚书省郎官石柱》上，沈震曾为金部员外郎，此当为至德元年十月以后之事。至李豫大历八年，颜真卿作《吴兴沈氏述祖德记》中再次提到沈震，颜真卿称沈震为御史中丞。沈震因吴兴沈氏于金鹅山上的祖坟年久失修，特移牒湖州市刺史出资修，后由族人沈怡领权检校宗事之衔负责修缮之事。另有陆贽曾上书《论朝官阙员及刺史等改转伦序状》与李适讨论官员流转升迁之事，文中提及唐德宗称他的外祖曾任秘书少监十几年。而根据《元和姓纂》，沈易直生前最高官职为大理正，按《册府元龟》沈易直的秘书监实为追赠，反倒是沈震曾担任过秘书少监，则此曾担任十几年秘书少监之人可能为沈震。沈震应该在李豫继位后升迁至秘书少监。
唐德宗即位后，追赠秘书监沈易直为太师，秘书少监沈震为太尉。由此可知沈震应当在唐代宗在位时已经去世。
亲属成员
除沈珍珠沈氏、秘书监沈易直、冀州刺史沈从道与钱塘县丞沈易从外，还可知沈震有叔叔沈易良，同辈堂兄弟沈损、沈随、荣王府参军沈务光，太子詹事、赠太子太傅沈豫。
沈震嗣子沈房在建中时期为屯田员外郎，后以外戚身份升太常少卿、兼御史中丞，并于兴元元年为入蕃计会及安西、北庭宣慰使，与吐蕃会盟，交割土地。此后沈房升任金吾将军，主沈氏之祠。
沈震另有侄太府卿沈冕、左庶子、驸马都尉沈羽。还有一名女性晚辈为好时县尉崔葛之妻。
根据颜真卿《自告身书》与《吴兴沈氏述祖德记》可知颜真卿与沈震家族为姻亲关系，并且被称为沈珍珠亲贤。但颜真卿与沈震具体辈分关系则无法得知，仍有待考古进一步发掘。