戰國時期，烏蘭察布區域的大部分是趙國和匈奴的領地。秦並六國後，又在原來這裏的趙地設置雲中、代郡、雁門三郡。秦亡後，匈奴乘中原禁楚漢相爭，無暇他顧之機，大舉南進，這裏的大部分地區為匈奴所占有。
西漢時，匈奴還在烏蘭察布市四子王旗境內，建立了最高的政府機關——中部單於庭。北魏前夕，拓跋、鮮卑在盛樂（呼和浩特和林格爾土城）設立北都，建立代政權，續據匈奴故地。
隋唐時期，突厥在今和林格爾境內建大利城進行管轄。
宋朝至清朝，這裏都是北方少數民族契丹、女真、韃靼、瓦剌、蒙古相繼生息之地。
1627年～1636年間（清朝天聰年間）開始正式命名為烏蘭察布盟。公元1633年（清天聰六年），四子王部落、烏拉特前、中、後三旗、茂明安部落、喀爾喀右翼部落（即達爾罕旗）等六個部落首次會盟於烏蘭察布，故有烏蘭察布盟之稱。現屬烏蘭察布盟管轄的豐鎮等地，早在1736年～1796年間（乾隆年間），就在“口外七廳”的管轄之下。1875～1908年間（光緒年間），又定四子王部落及達爾罕的壹部分墾地和村落為興和廳；設豐鎮東界盧家營等地至察右正黃旗九佐領地為興和廳；設寧遠界灰騰各村及毗連之右正黃、正紅兩旗地為陶林廳等。
民國建立後，所有的廳壹律改為縣治。
1914年（民國三年）曾建綏遠特別區，所轄有歸綏（1912年以綏遠城糧餉同知廳並入前歸化廳，始稱歸綏縣）、薩拉齊、托克托、和林格爾、清水河、武川、五原、東勝等八縣，烏、伊二盟（13旗）及土默特旗。原有的綏東四縣（豐鎮、興和、陶林、涼城）則劃歸察哈爾特別區。
1928年（民國十七年）改特區為綏遠省，當時廢道存縣，又將東四縣由察哈爾省劃歸綏遠省，連同民國十二年以後增設的包頭、集寧、安北、固陽、臨河等五縣，***17個縣均為綏遠省所轄。
1949年，綏遠省解放後，將全省調整為4個專員公署、兩個盟、壹個中心旗、壹個省直轄旗。其中，集寧專員公署管轄集寧、豐鎮、陶林、龍勝、武川、興和6縣；和林專員公署管轄和林、清水河、托克托、涼城4縣；烏蘭察布盟管轄四子王旗、達爾罕、茂明安、中公、東公、西公6旗。新中國成立後的烏蘭察布盟，轄有四子王、達爾罕、茂明安、烏拉特前旗、察哈爾右翼中旗、察哈爾右翼後旗等6旗。
1958年，經國務院批準，平地泉行政區建制撤消，所轄地區歸烏蘭察布盟管轄。同時，烏蘭察布盟原轄烏拉特前旗、烏拉特中後聯合旗劃歸巴彥淖爾盟。同年，烏蘭察布盟機關由固陽遷至集寧。這時的烏蘭察布盟轄有：1市、6旗、11縣***18個縣級區域，即集寧市、達爾罕茂明安聯合旗、四子王旗、土默特旗、察哈爾右翼前旗、察哈爾右翼後旗、察哈爾右翼中旗、豐鎮縣、涼城縣、和林格爾縣、清水河縣、武川縣、卓資縣、興和縣、托克托縣。薩拉齊縣、固陽縣、武東縣。在此以後，武東縣、土默特旗撤消，土默特左旗、土默特右旗建立劃出，商都縣、化德縣劃入，固陽縣、蘇尼特右旗、二連浩特市劃入劃出，豐鎮撤縣建市。1995年～1996年，和林縣、清水河縣、武川縣劃歸呼和浩特市，達爾罕茂明安聯合旗劃歸包頭市。
2003年12月01日，撤銷烏蘭察布盟和縣級集寧市，設立地級烏蘭察布市。市人民政府駐新設立的集寧區察哈爾東街。烏蘭察布市設立集寧區。以原縣級集寧市的行政區域為集寧區的行政區域。烏蘭察布市轄原烏蘭察布盟的四子王旗、察哈爾右翼前旗、察哈爾右翼後旗、察哈爾右翼中旗、化德縣、商都縣、興和縣、卓資縣、涼城縣和新設立的集寧區。原烏蘭察布盟的縣級豐鎮市由內蒙古自治區直轄。