昆都仑区因昆都仑河而得名（“昆都仑”系蒙古语译音，意为“横”）。
夏朝时期，今昆都仑区地域已有土方族部落生存繁衍。
东周周赧王十三年（前302年），赵武灵王为巩固疆域“命吏大夫奴迁于九原”并实行移民屯垦，设九原邑（在今昆都仑区孟家河湾），隶属云中郡。
战国末年，中原诸侯国称雄交战时，匈奴族头曼单于南下占领今包头、河套等地。
秦始皇二十六年（前221年），置九原郡，郡治所九原（今昆都仑区孟家河湾古城）。
西汉武帝元朔二年（前127年），改秦九原郡为五原郡，郡治九原。
东汉时期，沿置五原郡，治所九原。
三国、西晋时期，属拓跋鲜卑统治区。
东晋咸和二年（327年），属朔方郡管辖。
前秦苻坚建元十八年（382年），置有五原郡。
东晋太元二十年（395年），属后赵朔方郡管辖。
东晋义熙五年（409年），属夏幽州管辖。
西魏大统十二年（546年），属西魏管辖。
北周天和七年（572年），属北周永丰镇管辖。
隋朝大业八年（612年），属榆林郡管辖。
唐朝时期，属云中都护府后改单于都护府管辖。
唐中宗景龙二年（708年），朔方大总管张仁愿筑中受降城（故址在今包头市昆都仑河下游西）。
后梁开平二年（908年），属契丹管辖。
辽天庆元年（1111年），属云内州。
西夏乾祐二十年（1189年），属黑山威福司管辖。
明正统十四年（1449年），“土木堡之变”以后，成为蒙古族土默特部的游牧地。
清光绪二十九年（1903年），为五原厅管辖区域，属乌拉特三公旗。
1949年，属包头县。
1956年8月15日，内蒙古自治区人民委员会决定，设置包头市昆都仑区，以南牌工业区范围为昆都仑区的行政区域。
1960年4月，内蒙古自治区人民委员会决定，撤销包头市郊区，将其区域分别划归东河、青山、昆都仑、石拐矿4个区。