Поселок основан в конце 20-х, начале 30-х годов XIX столетия переселенцами из татарских сел Кузнецкого уезда, Саратовской губернии (ныне Неверкинский район, Пензенской области). С 1836 по 1950 годы являлся слободой уездного города Царев Саратовской губернии, с 1851 по 1919 год в том же статусе в составе Астраханской губернии. В первой половине ХХ века население поселка составляло около 1000 жителей, но начиная с послевоенных лет численность населения неуклонно падает, главной причиной тому является отток молодого населения в город. По переписи 2002 года в поселке Сарай насчитывается 114 жителей, в подавляющем большинстве это по-прежнему татары.