Im südlichen Teil der Kreisstadt, liegt der Ortsteil Sundhausen, welcher am 1. Juli 1994 zu Nordhausen eingemeindet wurde. Seine erste urkundliche Erwähnung war am 1. Januar 983. Jedoch dürfte das Dorf deutlich älter sein. Bei archäologischen Grabungen am Kesselberg westlich von Sundhausen, machte man verschiedene Funde, so auch der Jungsteinzeit und einen Schutzwall aus der Urnenfelderzeit um 1300 bis 800 vor Christus.
Pfarrer Leopold schrieb 1817 in seiner Kirchen-, Pfarr- und Schulchronik:„Ehemals bestand dieses Dorf aus einem Klostergute und 6 Klosterhöfen, welche alle den Prämonstratensern zu Ilfeld gehörten. Außerdem waren noch 12 kleine Häuser daselbst. Mit dem Gut belehnten sie die „Herren von Sundhausen“, von welchen Hans und Balthasar, beide Nordhäusische Stadtoffiziere, die namhaftesten waren. Den besten der Klösterhofe überließen sie der Familie von Biela. Aus den kleinen 12 Nebenhäusern erwuchsen nach und nach mehrere, sodass der ganze Ort gegenwärtig (anno 1817) aus 51 Häusern besteht und 320 Seelen hat. Diesen Zuwachs hat Sundhausen, wahrscheinlich größtenteils von den Einwohnern der durch die „Flegler“ eingeäscherten Dörfer „Ascherswenden“ und „Nentzelsrode“, welche die Canonici der Stiftskirche St. Petri zu Jechaburg 1506 an Hans von Sundhausen verliehen, ausgenommen das Heiligen Holz, welches den Männern zu Uthleben im Zinse verblieb.“
Das Rittergut kam Ende des 17. Jahrhunderts an die Familie von Carlsburg. Ältester bekannter war Bodo Dietrich von Carlsburg, Braunschweig – Lüneburgischer Grenandier Capitän, Gerichtsherr auf Sundhausen und Schallenburg, welcher mit einer von Lenzen aus Pommern vermählt war. Er starb 1708 zu Schallenburg und hinterließ 1 Tochter und 2 Söhne. In der Folge hieß das Rittergut nur noch die „Carlsburg“
Die Dorfkirche St. Laurentius in Sundhausen war seinerzeit die schönste weit und breit. Ihr Bau wurde 1785 begonnen, nachdem man die „uralte unbrauchbare“ Kirche abgebrochen hatte. Der fertige Ausbau und die Ausmalung der Kirche geschahen im Jahr 1800. Allein der Bau ohne die Orgel und die Ausmalung kostete 6.000 Taler.
Leopold berichtet 1817 weiter: Wie Steinbrücken ist auch Sundhausen einer von den Küchengärten Nordhausens, der Umgegend und besonders des Vorderharzes und zwar der stärkste und sein Gartenbau führt ihm sehr viele Nahrung zu, sodass viele Einwohner davon ihr gutes Auskommen haben, ja Einige dadurch wohlhabend geworden sind.
Im 19. Jahrhundert besaß der Zichorienfabrikbesitzer Schreiber zahlreiche Ländereien zwischen Nordhausen und Sundhausen, wo er Zichorien anbaute und die Wurzeln der Pflanze trocknete (ausdarrte). Die Fläche wo diese Wurzeln trockneten nannte man „Darre“, woher noch heute eine Straße ihren Namen herführt.
Nördlich von Sundhausen, auf einer großen Ackerfläche von Schreiber, entstand der erste Flugplatz. Später wurde dieser in den Bereich des Darrweges verlegt, da die Fläche zur Kiesgewinnung abgebaut wurde. Heute befindet sich dort der Sundhäuser See.
In Sundhausen gibt es verschiedene Übernachtungsmöglichkeiten. Die in der Nähe des Ortes liegenden Kiesseen ziehen jährlich tausende Taucher an. Neben dem Tauchersee erreicht man auch in Richtung Bielen den Badesee. Mit dem Fahrrad lässt sich die Gegend schön erkunden.
Die Freiwillige Feuerwehr Sundhausen ist eine starke Einsatztruppe, welche aktiv die Berufsfeuerwehr Nordhausen, gerade wegen der naheliegenden Autobahn A38, unterstützt.
Hatte Sundhausen im Jahr 1817 noch 320 Bewohner, so leben hier heute 1029 Personen.