原属肃慎之地。
周属濊貊之地。
秦、汉属北夫馀。
隋、唐属黑水靺鞨地。
辽属泰州本契丹地。
金属上京路会宁府。
金天会八年（1130年），在出河店（今肇源县吐什吐和三家子一带古域）始建肇州。
天眷元年（1138年），设防御史。
海陵年间，为济州支郡。
承安三年（1198年），升为武兴军节镇；五年（1200年），设漕运司，以提举兼州事，后废军。
贞祐二年（1214年），升为武兴军节镇，设招讨司，以使兼州事。
元属斡赤斤分地。
至元三十年（1293年），设肇州宣慰司；三十一年，罢肇州宣慰司，并入辽东道。
元真元年（1295年），设肇州屯田万户府（今肇东市八里城）。
明属朵颜卫奴儿干都司，置海西西陆路肇州站。
清属哲理木盟，为郭尔罗斯后旗牧地。
清光绪三十一年（1905年），在查普起尔台（今肇源县二站乡）设肇州边防局；三十二年，置肇州直隶厅，属黑龙江省；三十四年，在昌五城（今肇东市昌五镇）设肇东分防经历，属肇州直隶厅。
1913年，肇州厅改县，属黑龙江省。
1916年，划归龙江道。
1929年，废道，直辖于省。
1932年，属黑龙江省。
1934年，属滨江省。
1945年12月，属滨江省哈西专员办事处。
1946年2月，设肇州县，属松江省哈西专员行政公署；3月，属吉林省吉江行政主任公署；8月，属嫩江省第四区行政督察专员公署。
1947年2月，属黑嫩省第四区行政督察专员公署；9月，由嫩江省直辖。
1949年5月，由黑龙江省直辖。
1958年8月，属松花江专区行政专员公署。
1965年6月，属绥化地区行政公署。
1992年12月，属大庆市。