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1773年（乾隆38年）43岁时移居台湾淡水厅三貂社，因生性任侠，重信用、讲义气，穷困潦倒者来到三貂，必予每人米一斗，斧一柄，入山采樵抽藤，於是投靠者日多。
1787年，林爽文兵起大里，失败後余党走入山者甚多，知府杨廷理唯恐生乱，淡水同知徐梦麟却认为吴沙无疏纵之弊。可见时年58的吴沙，官府也颇信任。
1796年（嘉庆元年），年已66的吴沙，获得柯有成、何缋、赵隆盛出资，与许天送、朱合、洪掌等（另有何长兴、吴翼飞、黄君佑、林朝瑞、赖柯登、林汉中、张德明等）率漳泉粤移民千余、乡勇两佰余，於1796年9月16日进据乌石港，筑土围垦，是为「头围」（今头城）地名之由来。乌石港在其北，淤浅多年，近年又辟为大型渔港）。
而原住民打马烟族见汉人涌来，即倾全族相拒，乡勇虽抵死力战，但吴沙之弟吴立却战死，此役之後，吴沙等知不可力取「噶玛兰」（今宜兰），便派人安抚原住民（一说吴沙等知难而退回三貂，欲待整备後卷土重来），并传言：不久将有海盗来犯，汉人乃是官府派来保护原住民。汉人只知耕作，不会打猎，与原住民的生活并不冲突云云。
1797年原住民中开始流行天花传染病，死亡惨重，吴沙等便为原住民施药治疗（一说是庄梳娘习歧黄之术）。原住民感谢之余，乃分地付垦，埋石设誓，共约不相侵扰（一说其後汉人偷移界碑扩大垦地，或说是因汉人故意抛弃动物屍体，令原住民生惧而迁村）。
因当时私垦视为有罪，吴沙等人筑二围之後，唯恐原住民告官，乃前往淡水厅申请垦照，淡水同知何茹莲准之，并发给吴春郁义首的戳记，吴沙才敢公开招佃，每五甲地收乡勇费20银圆，立乡约，收租榖，开道路，设隘寮（除平埔族之外，山上尚有更强悍的泰雅族）。
1798年12月初9，吴沙病逝，享年68，义首一职交由其侄吴化代领（传说吴沙长子当时尚幼，其实已28岁），吴化次第筑三围、四围，至五围（今宜兰市）时，始有翟淦通判入驻噶玛兰，距吴沙入兰已16年，距满清入台已距128年（1812年）。吴化拓垦队伍的踪迹遍及今日兰阳溪以北，也就是今日宜兰俗称的溪北地区，总计至少建立了五个「围」和数十个「结」的据点。
吴沙死後，子孙依其遗言葬於三貂社（今台北县贡寮乡仁里村仁和路34号旁，由澳底仁和宫对面进入，墓前面临石碇溪、福隆湾），庄梳娘晚吴沙十年逝世，得年57，葬於四城，墓前有吴沙纪念馆，墓後为泽兰宫，墓旁有李凤鸣县长所书「开兰夫人纪念碑」。
今除宜兰县头城镇开成寺祀有吴沙长生禄位（但所供禄位写做「吴沙成」）之外，在壮围亦有神位供於土地庙。在四围（今四城）有吴氏大厝。在礁溪有吴沙国中，另外头围县丞钱塘王兆鸿於咸丰八年桐月也立有昭绩碑。
吴沙初步拓垦成功之後，汉人移垦者相继进入兰阳平原，以头围为起点，带动整个兰阳平原的开发。不过，有鉴於第一次进入头围时被原住民逐回的教训，吴沙决定采取稳当的拓垦措施，以防患未然。当汉人的拓垦集团在一地开垦时，首先就地取材，用泥土堆成土堡，一方面做为向外开垦的据点，一方面则做为战斗时退守的堡垒，以保护垦民的生命财产安全。据点稳固之後，再向前进垦另一据点，照样堆土成堡，步步为营。目前宜兰地区仍有许多含有「围」或「结」的地名，如壮围、四结、五结等，其中「围」即是指开垦时建有城围的聚落，「结」则是指较小的据点。这些都是吴沙及其继起者在兰阳平原开垦的痕迹，也是宜兰开发史上一个很重要的特色。
1811年（嘉庆16年）宜兰正式设治，名为「噶玛兰厅」；1875年（光绪元年）将「噶玛兰厅」改为「宜兰县」，沿用至今。自此，台湾东部的开发也逐渐展开。
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