喀喇沁左翼之名始于后金天聪九年（1635年）。据《蒙古游牧记》记载:“苏布地从叔父色楞，初为所部塔布囊，天聪九年（1635年）诏编佐领以色楞掌管左翼，授扎萨克，顺治五年（1648年）叙功封镇国公，世袭罔替。”“喀喇沁”，原为部落名称，蒙古语是“保卫”或“看守”之意。
喀喇沁县境，战国初为东胡地。魏、晋时属鲜卑她。十六国时属前燕地。北魏时属营州地。隋属柳城郡她。汉属右北平郡。唐属营州地。唐末被库莫奚所居。辽属中京道。统和四年（982年）置阜俗县。统和十六年（998年）置利州。南境为潭州龙山县，北境为富庶县。金属北京路利州。元属大宁路利州龙山县。明初属大宁都指挥使司的营州中屯卫（治所今白塔子）地；后置乌良哈三卫，境内属朵颜卫地。
后金天聪九年（1635年）置喀喇沁左翼旗（治所初在官大海，后迁至南公营子）。清乾隆五年（1740午）在旗境内设塔子沟厅（今凌源）。乾隆四十三年（1778年）改塔子沟厅为建昌县；旗县并立，实行蒙汉分治：汉族归县管辖，蒙古族归旗管辖。民国三年（1914年）将建昌县改为凌源县。民国二十年（1931年）分设凌南县。1937年凌源、凌南二县合并为建昌县。1940年撤销建昌县，将喀喇沁左翼旗改为喀喇沁左旗，统归喀喇沁左旗管辖。
1947年12月（一说1946年8月），成立喀喇沁左旗人民政府，从此结束了蒙汉分治的历史，属热河省管辖。1949年，旗政府由南公营子迁至大城子。1955年热河省建制撤销后，划归辽宁省管辖。1958年4月1日，成立喀喇沁左翼蒙古族自治县。归朝阳地区行政公署领导。现为朝阳市辖县。
1996年，喀喇沁左翼蒙古族自治县面积2238.1平方千米，人口约42万人。辖7个镇、17个乡：大城子镇、南公营子镇、山嘴子镇、白塔子镇、南哨镇、公营子镇、中三家镇、兴隆庄乡、大城子乡、官大海乡、尤杖子乡、大营子乡、平房子乡、坤都营子乡、六官营子乡、卧虎沟乡、甘招乡、草场乡、东哨乡、小塔子沟乡、老爷庙乡、羊角沟乡、水泉乡、十二德堡乡。县政府驻大城子镇。
1998年，省政府批复同意：撤销老爷庙乡、六官营子乡，设立老爷庙镇、六官营子镇（辽政[1998]12号）；撤销平房子乡，设立平房子镇（辽政[1998]161号）；撤销南果乡，将其所辖的行政村及医院、学校等事业单位划归南公营子镇管辖，果树农场交由县农业局管理，原乡办企业及耕地、果园、荒山划归果树农场，原南果乡的离退休人员及债权、债务划归果树农场（辽政[1998]186号）。
1999年，省政府（辽政[1999]151号）批复同意：撤销大城子乡、兴隆庄乡，并入大城子镇；撤销塔子沟乡，并入公营子镇；撤销大营子乡，并入六官营子镇；撤销官大海乡，保留官大海农场，将宫大海乡和官大海农场行政区域并入坤都营子乡；撤销尤杖子乡，并入十二德堡乡；撤销甘招乡，并入水泉乡。调整后，全县辖10个镇、7个乡。
2000年第五次人口普查，喀喇沁左翼蒙古族自治县常住总人口397469人，其中：大城子镇68491人，南公营子镇26217人，山嘴子镇19464人，南哨镇13805人，公营子镇30960人，白塔子镇27434人，中三家镇15658人，老爷庙镇22139人，六官营子镇22607人，平房子镇26962人，十二德堡乡28236人，东哨乡15873人，羊角沟乡17582人，草场乡7951人，坤都营子乡10974人，卧虎沟乡9697人，水泉乡30119人，官大海农场3300人。
2001年，省政府（辽政[2001]401好）批复同意：撤销六官营子镇，分设大营子乡、六官营子镇；撤销水泉乡，分设甘招乡、水泉乡；撤销十二德堡乡，分设尤杖子乡、十二德堡乡；撤销大城子镇，分设兴隆庄乡、大城子镇。2002年6月，喀喇沁左翼蒙古族自治县辖大城子、中三家、公营子、六官营子、南哨、老爷庙、南公营子、平房子、山嘴子、白塔子10个镇和卧虎沟、甘招、水泉、兴隆庄、大营子、坤都营子、大城子、羊角沟、尤仗子、十二德堡、草场11个乡，共有8个社区、237个行政村，面积2240平方千米，人口约36.51万人。
2010年3月17日，十二德堡乡正式撤乡设镇。2010年第六次人口普查，喀喇沁左翼蒙古族自治县常住总人口360419人，其中：大城子镇83245人，南公营子镇21966人，山咀子镇14437人，南哨镇10298人，公营子镇12531人，白塔子镇21404人，中三家镇13798人，老爷庙镇17935人，六官营子镇9511人，平房子镇22076人，十二德堡镇15202人，尤杖子乡8021人，东哨乡12740人，羊角沟乡12572人，草场乡6227人，坤都营子乡8768人，大营子乡7113人，兴隆庄乡13272人，甘招乡10982人，卧虎沟乡7070人，水泉乡13307人，国营官大海农场2330人，冶金铸造工业园区15614人。
2011年，省政府批复同意羊角沟乡撤乡建镇。2013年9月17日，省政府批复同意：撤销大城子镇、南哨镇，设立大城子街道、南哨街道（辽政[2013]186号）；撤销甘招乡、兴隆庄乡，设立甘招镇、兴隆庄镇（辽政[2013]187号）。2014年，省政府（辽政[2014]171号）批复同意撤销东哨乡、水泉乡，设立东哨镇、水泉镇。
至此，全县辖3个街道、14个镇、5个乡：大城子街道、南哨街道、利州街道、南公营子镇、山嘴子镇、公营子镇、白塔子镇、中三家镇、老爷庙镇、六官营子镇、平房子镇、十二德堡镇、羊角沟镇、甘招镇、兴隆庄镇、东哨镇、水泉镇、尤杖子乡、草场乡、坤都营子乡、大营子乡、卧虎沟乡。县政府驻大城子街道团结路。