鄂尔多斯历史悠久。
距今14万到7万年前，“河套人”就在伊克昭盟乌审旗境内的萨拉乌苏河（又名无定河、红柳河）流域繁衍生息，创造了著名的古代“鄂尔多斯”文化，史称“河套人文化”。
大禹建立国家后，把国家分为九州，此时的鄂尔多斯为雍州所辖，而鄂尔多斯的西南部则属渠搜国所管。
成汤灭夏后，夏因君主的儿子獯鬻带着眷属逃到渠搜避难，从此之后，鄂尔多斯的西南部被獯鬻所统。
商朝建立后，鄂尔多斯西南部被划为鬼方。
商朝灭亡之后玁狁民族的军事力量日渐强大，威胁着西周的安全，周宣王于周宣王元年（前827年）和周宣王六年（前822年），分别派大将南仲、尹吉甫两次进攻玁狁，并命令南仲在萨拉乌素河、榆溪河沿线要地筑城设防，历史上被称为朔方城，在今鄂尔多斯东北部置榆中。
前5世纪末，今鄂尔多斯东部的准格尔旗一带为魏国行政辖区，名上郡。
秦惠文王十年（前328年），魏被秦战败，魏把上郡割让于秦。
此后，秦国杀掉义渠王，在鄂尔多斯西南部的鄂托克前旗、鄂托克旗及其相邻地区设置了北地郡，其余地域为楼烦等游牧部落的聚居区。
赵武灵王二十年（前306年），赵国打败林胡、楼烦，在鄂尔多斯东北部一带设置云中郡、九原郡。
战国后期，鄂尔多斯东部地区一直为秦国所有。
[83]秦汉时期秦始皇二十六年（前221年），秦始皇统一中国，在今鄂尔多斯一带设立郡、县：鄂托克旗、鄂托克前旗一带属北地郡，准格尔旗、伊金霍洛旗东部一带属云中郡，达拉特旗、准格尔旗北部一带属九原郡，乌审旗、鄂托克前旗、伊金霍洛旗南部一带属北地郡，四郡下辖34个县。
此时的鄂尔多斯地区有两个历史称谓，即“新秦中”、“河南地”。
西汉元朔二年（前127年），西汉在今鄂尔多斯达拉特旗北部地区设五原郡，郡下设河阴、曼柏、高兴三县；杭锦旗一带设朔方郡，郡下设临戎、沃野、临河、广牧、朔方、呼遒、渠搜等县；准格尔旗北部地区设云中郡，郡下设沙南县；在今准格尔旗东部及东胜区、伊金霍洛旗相关地区设西河郡，郡下设谷罗、富昌、美稷、增山、虎猛、大成6个县；在今乌审旗一带设上郡，郡下设奢延、白土、高望3县。
西汉元狩二年（前121年），西汉为了管理投降汉朝的匈奴人，在鄂尔多斯地区设立五个属国，即上郡、西河郡、五原郡、朔方郡、云中郡。
始建国二年（10年），王莽篡权后，为控制今鄂尔多斯地区，将朔方郡改为渠搜郡，五原郡改为获降郡，云中郡改为受降郡，西河郡改为归新郡。
鉴于国家财政困难，汉光武帝刘秀决定减少一些地方行政机构，于东汉建武十一年（35年）和东汉建武二十年（44年）先后撤销朔方郡、五原郡，将今鄂尔多斯地区归并州（今太原市）领有。
东汉建武二十三年（47年），匈奴萸踺日逐王比归附东汉，比自立为呼和邪单于，据有今准格尔旗纳林一带。
东汉建武二十六年（50年），东汉又将今鄂尔多斯地区分隶于朔方郡、五原郡、云中郡、河西郡、上郡。
朔方郡辖有今鄂尔多斯杭锦旗南部、鄂托克前旗一带，下辖朔方县、广牧县、大成县；五原郡辖有达拉特旗和准格尔旗的北部一带，下辖河阴县、曼柏县；云中郡辖有今准格尔旗东北部地区；下辖沙南县；河西郡辖有今东胜市、伊金霍洛旗和准格尔旗西南部一带，下辖美稷县、平定县；上郡辖有今伊金霍洛旗南部和乌审旗一带，下辖榆林县、奢延县。
东汉建宁元年（168年），东汉灵帝刘宏登基之初，由于农民起义的冲击，东汉王朝已无法维持对全国的统治，东汉中平五年（188年），南匈奴摆脱东汉管辖，鄂尔多斯被北方匈奴、乌桓、鲜卑、羌等少数民族开为游牧区。
[83]北朝时期汉赵光初二年（319年），后赵在今杭锦旗北部建立朔州。
夏国龙升元年（407年），赫连勃勃在今乌审旗南部萨拉乌素河畔建立大夏国，历史上称为统万城，其遗址至今可见。
北魏始光二年（425年），北魏在今伊盟北部沿边一带设置沃野、怀朔、抚冥、柔玄、怀荒、武川六镇，统万城改为统万镇。
在今准格尔旗黄河沿岸一带建立朔州，在今鄂托克前旗一带建立西安郡。
以统万镇为中心设夏州，夏州下辖化政郡，该郡下辖革融县、岩绿县；熙部下辖山鹿县、新囶县；金明郡下辖永丰县、启宁县、广洛县；代名郡下辖呼酋县、渠搜县；灵州辖今鄂托克前旗一带，盐州大兴郡辖今鄂托克前旗南部一带，五原郡辖今鄂托克前旗城川一带，东夏州上郡沃野镇、悦跋城辖今鄂托克前旗西部一带。
北魏正光六年（525年），裁朔州，将朔州在今鄂尔多斯的地盘归入并州。
北魏永熙三年（534年），北魏在今鄂尔多斯南部设夏州。
[83]隋唐时期隋朝开皇九年（589年），隋朝在今准格尔旗、达拉特旗、东胜区一带设榆林郡、下辖榆林县、富昌县、全河县；在今乌审旗和鄂托克旗相邻地区设朔方郡，下设岩绿县、宁朔县、德静县、长泽县；在今达拉特旗和杭锦旗的部边沿设五原郡，隋朝开皇五年（585年）曾在这里设丰州，下辖九原县、永丰县、安化县、大同城；在今鄂托克旗、鄂托克前旗沿黄河地区设灵武郡，下辖杯远县、灵武县、回乐县、弘静县、丰安县；在今鄂托克旗和鄂托克前旗一带设盐川郡，下辖五原县。
唐王朝建立后，唐高宗于唐朝咸亨三年（672年）将今鄂尔多斯地区划入关内道领属，在今准格尔旗、东胜区东部设胜州，下辖榆林县、河滨县；在今伊金霍洛旗南部及乌审旗一带设夏州，下辖岩绿县、德静县、宁朔县、长泽县；在今鄂托克旗、鄂托克前旗设宥州，下辖延恩县、归仁县、怀德县、长泽县；在鄂托克前旗的南部设盐州，下辖五原县；在今鄂托克旗、鄂托克前旗西部地区设灵州，下辖怀远县；在杭锦旗北部设丰州，下辖九原县、永丰县。
[83]宋元时期辽神册元年（916年），辽朝在今准格尔旗、达拉特旗、东胜区、伊金霍洛旗东部地区设振武军，废弃胜州。
辽天显四年（929年），在今达拉特旗、准格尔旗北部置西南面招讨司（治天德军），下辖富民县、振武县；在今达拉持旗西南部、东胜区东部置河清军；在今准格尔旗南部及东胜区[81]东部一带设全肃州；在今达拉特旗、准格尔旗东部设东胜州，下辖榆林县、河滨县；在今达拉特旗、准格尔旗北部设云内州，下辖柔服县、宁人县。
五代十国时期，鄂尔多斯分别被党项羌人、灵武节度使（亦称朔方节度使或灵盐节度使）、振武节度使占领，并延续很长一段时间。
北宋建隆元年（960年），北宋在今鄂尔多斯东部地区设麟州新秦郡，下辖新秦县；在今鄂尔多斯南部地区设夏州、宥州，在西南部设盐州。
北宋靖康二年（1127年）北宋灭亡，西夏占据大部分地区。
元至元八年（1271年），元朝在今准格尔旗、达拉特旗东部、东胜区一带置中书省河东山西道宣慰司大同路云内州、东胜州；将乌审旗、鄂托克前旗南部划归陕西行省；鄂托克旗、鄂托克前旗西部划归甘肃行省；在乌审旗、鄂托克旗西部、杭锦旗南部、伊金霍洛旗南部、东胜市一带设察汗脑（皇室封地）。
[83]明清时期元朝灭亡之前，鄂尔多斯地区被元朝太傅、中书左丞相、河南王扩廓帖木儿所占有。
至明朝初期，扩廓帖木儿被赶出鄂尔多斯，鄂尔多斯属明王朝派员管辖。
但成化年间，故元势力和蒙古各部相继进入鄂尔多斯地区。
在一个多世纪里，明王朝多次派军进攻，但始终未能如愿。
后明朝在鄂尔多斯南部修筑长城，加设边关，将鄂尔多斯让给了蒙古军，并将阿勒坦汗（俺答）加封为顺义王，两家关系才得以缓合。
明洪武四年（1371年），明朝在今鄂尔多斯南部设察罕脑儿卫，在东胜北部设东胜卫。
后鄂尔多斯部入主河套，明朝势力退回长城以南。
明成化十五年（1479年），元太祖成吉思汗孛儿只斤·铁木真的第十五世孙达延汗孛儿只斤·巴图孟克再一次统一蒙古草原，设立六个万户；封其三子孛儿只斤·巴尔斯博罗特（蒙古土默特部首领阿拉担汗为其次子）执掌新秦中草原为鄂尔多斯万户。
清顺治六年（1649年），置伊克昭盟，敕封额磷臣为伊克昭盟鄂尔多斯左翼中旗（原郡王旗，后与鄂尔多斯右翼前末旗合并为今伊金霍洛旗）扎萨克，晋多罗郡王爵，兼伊克昭盟盟长。
至此，鄂尔多斯始建盟旗制。
清天聪九年（1635年）鄂尔多斯万户孛儿只斤·巴尔斯博罗特的第五世孙孛儿只斤·额磷臣率部内附归清，清廷册孛儿只斤·额磷臣为鄂尔多斯济浓，命其统管蒙古鄂尔多斯部。
清光绪三十三年（1907年），清朝在鄂尔多斯左翼中旗东部被开垦的地区设东胜厅。
[83]民国时期民国初年，中华民国临时大总统孙中山宣布：“逋⒍源晒磐沸械闹种终呒绦А！惫实笔倍醵嗨谷陨?旗1厅。
民国元年（1912年），将东胜厅（在今罕台庙乡）迁至今羊场壕乡，改置东胜县。
民国十年（1921年），在今鄂托克旗北部设东胜县“飞地”木肯淖。
民国十二年（1923年），在今伊金霍洛旗境内设陕西省神木县“飞地”通格朗。
民国二十五年（1936年）2月，在乌审旗西部思家洼成立乌审旗苏维埃政府；3月，撤销乌审旗苏维埃政府，后设中共乌审旗工委；10月，在鄂托克旗南部设中共三段地工作委员会，后又成立中共伊盟工委。
民国二十六年（1937年）9月设鄂托克旗工作委员会。
民国二十七年（1938年）4月，中国共产党地下党员在木肯淖、桃力民一带设抗日动员委员会，6月成立中共桃力民工作委员会，8月在达拉特旗北部成立中共包固工委。
民国二十八年（1939年）3月，解散桃力民抗日动委会，成立伊克昭盟桃力民蒙汉联合抗敌委员会；5月，在准格尔旗北部成立中共萨托工委，国民党在达拉特旗耳字壕设组训处；9月成立中共准格尔旗工委。
民国二十九年（1940年），在准格尔旗南部长滩镇设国民党山西省河曲县政府；冬季，中共伊盟工委在达拉特旗青达门区成立区委。
民国三十一年（1942年），在三段地成立鄂托克旗工委、在城川成立特别区委。
民国三十五年（1946年）3月，成立乌审旗蒙汉自治联合会、三段地蒙汉自治联合会、城川蒙汉自治联合会。
民国三十六年（1947年）2月，伊盟工委分为伊东工委和伊西工委；10月，成立准达工委。
民国三十七年（1948年）2月5日；在准格尔旗南部成立黑界地蒙汉联合会；7月24日，成立东郡工委，撤销准达工委，成立准格尔旗工作委员会。
民国三十八年（1949年）3月11日，达拉特旗工委成立；5月1日，伊东、伊西两个工委合并，成立中共伊克昭盟委员会：5月22日，成立伊盟自治政务委员会；7月22日，成立乾萨克旗土委；7月25日，中共伊克昭盟委员会主持组建乌审旗党委、鄂托克旗党委、达拉特旗党委、准格尔旗党委、东郡工委、杭锦旗党委、桃力民工委、通格朗直属区工委。
[83]解放后1949年12月28日，伊盟人民自治政务委员会改称绥远省伊盟人民自治政府，在原郡王旗霍洛成立达尔扈特区人民政府。
1950年，伊克昭盟（今鄂尔多斯市）普遍组建了行政政权，各旗县下辖区、乡、行政村（牧区称达尔古）、自然村（牧区称小达尔古）。
2001年4月30日，伊克昭盟经国务院批准正式改名为鄂尔多斯市。
[83]2024年7月，鄂尔多斯市建设国家可持续发展议程创新示范区获国务院正式批复。
这标志着内蒙古着力推进“三区三中心三室”创新高地建设又取得实质性进展。