从公元1725年，先后为蒙古族左翼和硕特部西前旗、西后旗和北左末旗的驻牧地。民国六年（1917年）属海西地区都兰理事公署，1949年隶都兰县人民政府。
1958年11月设立县级的茶卡工作委员会，领导原属都兰县的茶卡和南柯柯、北柯柯、王家、希里沟4乡。茶卡工作委员会驻希里沟，属海西蒙藏哈萨克族自治州领导。1959年，撤销茶卡工作委员会，改设乌兰县（驻希里沟）。
1962年撤销德令哈县，并入乌兰县。1988年4月19日，民政部批准（民行批[1988]1号）设立德令哈市（县级），以德令哈镇和乌兰县的怀他头拉、戈壁、郭里木、宗务隆、畜集五个乡为德令哈市的行政区域。
1999年末，乌兰县面积8494平方千米，人口105087人（根据青海省志），辖3个镇和3个乡。
2000年第五次人口普查，乌兰县总人口36015人，其中：希里沟镇12454人，茶卡镇2451人，柯柯镇7893人，巴音乡2566人，铜普乡4264人，赛什克乡6387人。
2001年2月21日，青海省人民政府（青政函[2001]11号文）批复：撤销巴音乡，并入茶卡镇。
2001年末，乌兰县辖3个镇、2个乡，33个村（牧）委会。希里沟镇驻西庄村，辖西庄、北庄、河东、东庄。柯柯镇驻柯柯，辖中村、东村、西村。茶卡镇驻茶卡，辖茶卡、塔拉、巴音、那仁、乌兰哈达、扎布寺、巴音河滩、夏艾里沟。赛什克乡驻赛什克，辖怀灿吉、卜浪沟、纳木哈、南柯柯、赛什克、北柯柯、东沙沟、西沙沟、南沙沟、托海、洛顺、园山。铜普乡驻中尕巴，辖都兰河、察汗诺、河北、河南、察汗河、上尕巴。
2003年末乌兰县总人口3.9万人。2005年，撤销赛什克乡，并入柯柯镇；撤销铜普乡，设立铜普镇，镇政府驻地和镇区行政区划范围不变，实行镇管村体制。调整后，乌兰县辖4个镇：希里沟镇、茶卡镇、柯柯镇、铜普镇。