現有沙頭角污水處理廠的設計處理量為每日1,660立方米，並將經處理後的淨化水透過一條較短的海底排放管排放至沙頭角海。該廠現時只為沙頭角墟提供服務。

沙頭角污水處理廠目前的污水處理量預計在2019年飽和。有見及此，渠務署於2018年第四季批出沙頭角污水處理廠第一期擴建工程，增加污水處理量至每日5,000立方米，預計在2025年第一季完工。這工程合約包括在擴建期間所提供的臨時污水處理設備，興建一條更大和更長的新海底排放管，以提供足夠容量排放更多經處理的淨化水，在沙頭角墟各內更改污水幹渠系統。此合約之顧問公司為賓尼斯工程顧問有限公司，而承建商為利基—金城聯營。