春秋战国，这里居住着东胡族部落。
，秦朝末年至南北朝，游牧在这里的主要民族是东胡族的两个支系乌桓和鲜卑。
西汉，在乌桓统治区设立乌桓校尉，科左中旗这一带归乌桓校尉管辖。
公元一世纪中叶，乌桓人南迁，东部鲜卑开始统治这里。
唐初，在契丹地设松漠都督府。
五代，耶律阿保机统一契丹各部，建立契丹国，这一带属上京道东境及东京道北境。
金代，属上京路临潢府管辖。
元代，属中书省开原路管辖。
明代，嫩江流域和东、西辽河流域属于兀良哈三卫（即朵颜卫、夫余卫、泰宁卫），属泰宁卫管辖。
嘉靖年间，哈撒尔第十四孙奎蒙克塔斯哈喇（为鞑靼部大酋）率部南迁，在嫩江至辽河之间的大片草原上游牧，奎蒙克塔斯哈喇号所部为嫩江科尔沁，北起嫩江南至辽河这片土地始称科尔沁草原。
后金天命十一年（1626年），奎蒙克塔斯哈喇后裔奥巴率科尔沁部归附后金。
清崇德元年（1636年），设科尔沁左翼中旗，直属朝廷蒙古衙门（后改为理藩院）管辖，受哲里木盟监督，盛京将军节制。
嘉庆八年（1803年），在科尔沁左翼中旗招垦设梨树城。
道光元年（1821年），改设分防照磨。
光绪四年（1878年），改设奉化县。
民国3年（1914年），改为梨树县。
道光元年（1821年），科尔沁左翼中旗召垦于八家镇。
同治五年（1866年），八家镇归边海抚民同知。
光绪三年（1877年），改设怀德县（公主岭市）。
咸丰元年（1851年），科尔沁左翼中旗放荒于郑家屯。
光绪六年（1880年），设郑家屯主簿。
光绪二十八年（1902年），在郑家屯设辽源州。
民国2年（1913年），改为辽源县（双辽市）。
光绪二十四年（1898年），在科尔沁左翼中旗设四平站，隶属于昌图府。
民国2年（1913年），在科尔沁左翼中旗采哈新甸双山镇设双山县。
民国3年（1914年），在科尔沁左翼中旗巴林太来设通辽镇。
民国7年（1918年），改为通辽县。
民国20年（1931年），九一八事变后，日本占领东三省，全境沦陷。
民国21年（1932年）4月，在巴彦塔拉温都尔王府成立伪东科左中旗公署。
民国34年（1945年），东科中旗隶属兴安地区，受内蒙古人民革命党东蒙本部领导。
民国35年（1946年）3月，哲里木省在科左中旗驻地巴彦塔拉成立，科左中旗隶属哲里木省。
6月，哲里木省撤销，设立哲里木盟，东科中旗隶属辽吉省哲里木盟。
民国36年（1947年）9月至民国38年（1949年）4月，科左中旗由辽北省代管，科左中旗及整个哲里木盟归内蒙古自治区管辖。
1953年2月，哲里木盟撤销，科左中旗隶属内蒙古自治区东部行政公署。
1954年4月，哲里木盟恢复建制，科左中旗隶属内蒙古自治区哲里木盟。
1969年7月，哲里木盟划归吉林省，科左中旗隶属吉林省哲里木盟。
1979年7月，哲里木盟划回内蒙古自治区，科左中旗隶属内蒙古自治区哲里木盟。
1999年1月，哲里木盟撤盟设市，科左中旗隶属内蒙古自治区通辽市。