“鄂托克”系蒙古语，汉意“营”或“部”，是元，明两代蒙古“万户”下设行政建制，称千户，它是组成万户的小领地名称，是地缘组织，每个鄂托克要根据人口的多寡提供一定数量的军队。十七世纪中叶，清朝政府以拥有军事权力的“和硕”（旗）取代了“鄂托克”，但鄂托克一直为鄂尔多斯右翼中旗的俗称保留下来，解放后正式成为行政区划名称。
西周时，鄂托克旗一带为猃狁等游牧部落的活动区，统称戎狄。春秋时期，朐衍等部落游牧于旗境西南边沿。至战国时期，林胡、楼烦移居此地。秦始皇三十年（公元前215年）划属北地郡。汉元朔二年（公元前127年）入朔方郡，境属临戎、修都县。东汉建武二十六年（公元50年）后，南匈奴等部众入居，鄂托克旗属右贤王屯领的朔方郡。两晋十六国时为前后赵、前后秦属地朔州境。北魏天赐四年（407年），隶属大夏国夏州。北魏始光四年（427年），分属于西安州、薄骨律镇和沃野镇。
隋大业元年至三年（605－607年）改州为郡，鄂托克旗地区分属灵武、盐川二郡。唐初为安置内附突厥人的鲁、丽、舍、塞、依、契六胡州地区，后并为匡、长二州。开元二十六年（738年）置宥州，境置延恩、归仁、怀德三县。元和八年（813年）在经略军（故城址在包乐浩晓）设新宥州，下辖延恩、长泽二县。五代十国时期，党项拓拔思恭子弟历任定难军节度使，鄂托克旗地盘分属定难节度使和宋朝的灵盐节度使。北宋宝元元年（1038年）归属西夏。
1227年蒙古灭西夏，鄂托克旗始为蒙古汗国领地。元代，除旗境西部划属甘肃行省宁夏府路外，余为察罕脑尔皇室封地。明洪武六年（1376年），分属宁夏卫和东胜卫，隶属陕西行都司。天顺六年（1462年）蒙古部落入居鄂尔多斯，弘治十三年（1500年）巴图孟克达延汗恢复万户组织，鄂托克旗属右翼三万户济农巴尔斯博罗特所辖鄂尔多斯万户之地，后一直属巴尔斯博罗特之孙拜桑忽尔及其后裔的领地。崇祯七年（1635年）鄂尔多斯万户归顺后金（清朝）。
清顺治六年（1649年）将鄂尔多斯万户划为六个旗，原拜桑忽尔诺延及后裔所据克扣特、锡布沁、乌喇特、唐古特等部落组成鄂尔多斯右翼中旗，下设15哈喇（参领区），83个苏木（佐领）。民国年间仍实行盟旗制度，仍称鄂尔多斯右翼中旗。1930年，旗境设沃野县，1936年将旗衙门改为旗政府。1941年旗境设桃力民办事处。1942年在参领区内实行保甲制度，但一直到全国解放，哈喇、苏木和保甲制度同时并存。
1949年8月23日，鄂托克旗和平解放，9月7日成立临时自治政府。1950年2月成立鄂托克旗人民政府。1980年，南部10个公社分置鄂托克前旗。
1996年?，鄂托克旗面积2.1万平方千米，人口10.4万人，其中蒙古族占22%。辖2个镇、6个乡、7个苏木： 乌兰镇、棋盘井镇、阿尔巴斯苏木、包乐浩晓苏木、查布苏木、新召苏木、苏米图苏木、额尔和图苏木、察汗淖尔苏木、木凯淖尔乡、召稍乡、碱柜乡、公其日嘎乡、巴音淖尔乡、巴音陶亥乡。旗政府驻乌兰镇。
1997年将巴音陶亥乡、巴音陶亥农场和碱柜乡的巴音、新地、黄河、三坝四个村划入乌海市。1998年11月，经内蒙古自治区民政厅批准，撤销碱柜乡设立碱柜镇。？年，撤销包乐浩晓苏木，设立包乐浩晓镇；撤销察汗淖尔苏木，设立察汗淖尔镇；撤销召稍乡、巴音淖尔乡，合并设立沙井镇；撤销额尔和图苏木，并入苏米图苏木。2000年，鄂托克旗辖6个镇、2个乡、4个苏木。
2000年第五次人口普查，鄂托克旗总人口100072人，其中：乌兰镇26002人，棋盘井镇13976人，碱柜镇7179人，包乐浩晓镇2588人，察汉淖尔镇5431人，沙井镇10686人，木凯淖尔乡3835人，公其日嘎乡4582人，阿尔巴斯苏木10494人，新召苏木4338人，查布苏木5992人，苏米图苏木4969人。
2000年末，全旗总面积20687平方千米。总人口87853人，其中非农业人口31762人；蒙古族23927人，汉族63695人，其他少数民族231人。辖4个苏木、2个乡、6个镇，77个嘎查村，349个村民小组。
2004年末，鄂托克旗总面积20687平方千米。总人口92023人。辖6个镇、2个乡、4个苏木：乌兰镇、棋盘井镇、碱柜镇、包乐浩晓镇、察汗淖尔镇、沙井镇、木凯淖尔乡、公其日嘎乡、阿尔巴斯苏木、新召苏木、查布苏木、苏米图苏木。（鄂尔多斯市年鉴2005）
2005年末，全旗总面积20064?平方千米。总人口92838人。辖2苏木、4镇。
2006年，全旗总面积20687平方千米。户籍总人口93945人，其中非农业人口35429人，农业人口58516人；汉族72066人，少数民族21879人。辖2苏木、4镇。
2009年末，全旗总面积20687平方千米。总人口97130人，其中少数民族人口26472人（蒙古族26125人）。辖2个苏木、4个镇。