春秋战国时为匈奴地。元属中书行省上都路开平府。明清为察哈尔万户地。清康熙十四年，这里被编入蒙八旗，因旗号为纯蓝色而得名正蓝旗，系满族八旗名之一。1950年由察哈尔左翼正蓝旗改名为正蓝旗。
1956年，扩大正蓝旗行政区域，即将明安太右联合旗的第一、二、三、四等4个苏木及五、六联合苏木一部和原宝昌县第三区（哈叭嘎区）划归该旗领导，旗人民委员会由那日图改驻黄旗大营子。
1996年?，正蓝旗面积10182平方千米，人口8.2万人。辖1个镇、13个苏木、3个乡：敦达浩特镇、上都音高勒苏木、哈登胡舒苏木、伊和海尔罕苏木、杭哈拉苏木、卓伦高勒苏木、乌苏图查干苏木、宝绍岱苏木、贺日斯台苏木、那日图苏木、扎格斯台苏木、赛音呼都嘎苏木、桑根达来苏木、乌日图塔拉苏木、哈毕日嘎乡、阿日呼布乡、胡鲁斯台乡。旗政府驻敦达浩特镇。
2000年第五次人口普查，正蓝旗总人口71186人，其中（2个镇、12个苏木、3个乡）：敦达浩特镇14967人，桑根达来镇5256人，哈毕日嘎乡6053人，胡鲁斯台乡6182人，阿日呼布乡5740人，上都音高勒苏木4032人，卓伦高勒苏木1143人，宝绍代苏木2919人，伊和海日罕苏木1939人，哈登胡舒苏木2316人，乌苏图查干苏木1929人，那日图苏木2428人，扎格斯台苏木3087人，乌日图塔拉苏木1773人，贺日斯台苏木1846人，赛音呼都嘎苏木1772人，杭哈拉苏木1634人，五一种畜场3371人，黑城子种畜场2256人，阿尔善图牧场543人。
2000年，正蓝旗总面积10182平方千米。总人口76500人，其中汉族占总人口的56.7%，蒙古族占总人口的37%。辖2个镇、12个苏木、3个乡，3个国营牧林场，82个嘎查、20个村。
2001年4月，上都音高勒苏木与敦达浩特镇合并设立上都音高勒镇；（其他调整待查）。调整后，全旗辖3个镇、8个苏木：上都音高勒镇、桑根达来镇、哈毕日嘎镇、宝日浩特镇、卓伦高勒苏木、宝绍岱苏木、伊和海日罕苏木、那日图苏木、扎格斯台苏木、乌日图塔拉苏木、贺日斯台苏木、赛音胡都嘎苏木，以及五一种畜场总场、黑城子示范区。
2001年，全旗总人口72520人，其中汉族占55.67%、蒙古族占37.05%。辖3个镇、8个苏木、3个国营林牧场，82个嘎查、20个村。旗政府驻上都音高勒镇（辖7个居委会）。
2003年1月，上都音高勒镇更名为上都镇。2006年，正蓝旗将原有的12个苏木镇调整为6个，即上都镇、桑根达来镇、哈毕日嘎镇和宝绍代苏木、那日图苏木、赛音呼都嘎苏木。其中，撤销卓伦郭勒苏木和宝日浩特镇，并入上都镇；撤销扎格斯台苏木、乌日图塔拉苏木，并入那日图苏木。
2006年，全旗总面积10182平方千米。总人口82961人，人口密度为7.8人/平方千米。辖3个镇、3个苏木、1个国营林牧场、1个示范区，103个嘎查（村）。2009年，全旗总面积10182平方千米。总人口8.3万人，其中牧业人口3.3万人，人口密度为8.15人/平方千米。辖3个镇、3个苏木、1个牧场、1个示范区，83个嘎查、20个行政村。
2012年，恢复扎格斯台苏木，面积1377平方千米，人口3347人、辖7个嘎查。调整后，全旗辖3个镇、4个苏木：上都镇、桑根达来镇、哈毕日嘎镇、宝绍代苏木、那日图苏木、赛音呼都嘎苏木、扎格斯台苏木。旗政府驻上都镇。