清顺治五年(1648),将杜尔伯特部改设杜尔伯特旗,隶属哲里木盟。
清末,清光绪三十二年二月(1906),将杜尔伯特荒段靠近中东铁路安达站一带划归安达厅。
同年10月,于多耐站(今东吐莫东南)设置杜尔伯特沿江荒务行局,开始出放时、和、年、丰四段荒地,后为泰来设治局辖地;1927年4月设置泰康设治局,又新放民、康、物、阜四段。
实行旗县分治。
中华民国时期,杜尔伯特旗隶属黑龙江省管辖。
东北沦陷后,1933年10月1日,将桑康设治局改为泰康县。
隶属黑龙江省。
1934年12月,划归龙江省管辖。
1940年5月,撤销泰康县,并入杜尔伯特旗,伪旗公署迁至泰康街(今泰康镇)。
1945年“九三”抗日战争胜利后,杜尔伯特旗划归媺江省管辖。
1946年4月,旗、县分设,泰康县政府驻泰康镇；杜尔伯特旗政府驻巴彦查干(王府)。
县、旗均隶于嫩南行政区。
同年5月,改由放江省管辖;8月2日,撤销泰康县,并入杜尔伯特旗,旗政府驻泰康镇。
1947年2月至9月,隶属黑嫩联合省第四专区,黑嫩联合省分开后,仍隶属嫩江省。
1949年5月,撤销嫩江省,划归黑龙江省管辖。
1954年8月,改属新设之嫩江专区。
1956年10月10日,国务院批准,撤销杜尔伯特旗,设置杜尔伯特蒙古族自治县,自治县人民委员会仍驻泰康镇。
1960年5月至1961年10月,嫩江专区曾一度撤销时,改由齐齐哈尔市领导。
1984年12月15日,国务院批准,划归齐齐哈尔市领导。
1992年8月21日,国务院批准,划归大庆市领导;省政府于9月26日下发通知,从12月1日起变更隶属关系。
名称沿用至今。