秦朝时期，今四子王旗地区为雁门郡、定襄郡之徼外地，属匈奴统辖地。
西汉高帝元年（前206年），为匈奴中部最高首领单于的统辖腹地，单于庭帐就设在今旗境内。
魏晋时期，属鲜卑拓跋氏居地。
北魏时期，置抚冥镇（治所在今旗乌兰花乡土城子村古城）。
隋朝时期，为突厥族统治地。
唐朝时期，隶属振武军兼单于大都护府。
辽朝时期，属西京道丰州东北境。
金大定十八年（1178年），置净州，治所天山（今旗境吉生太乡城卜子村古城），管辖今四子王旗附近一带地区。
元大德九年（1305年），改净州为净州路（治所在今吉生太乡城卜子村）；新置沙井总管府（后改沙井路），治所在今红格尔苏木希拉莫仁庙西南。
明朝时期，为蒙古察罕部林丹汗右翼辖地。
清崇德元年（1636年），因元太祖弟哈布图哈萨尔十五世孙诺延泰与兄昆都伦岱庆的四个儿子从征有功，清朝封授三子额木布为旗札萨克，赐号达尔罕卓哩克图，统其所部（称四子部落）。
清顺治六年（1649年），再封授多罗郡王世袭，四子部奉令西迁，札萨克府驻乌兰额尔济坡，几经搬迁，落脚在查干补力格（今旗查干补力格苏木），俗称四子王旗。
清光绪二十九年（1903年），析四子王旗部分地区归新设置的武川厅，隶山西归绥道。
民国三年（1914年），四子王旗随乌兰察布盟归属绥远特别区。
民国十七年（1928年），隶属绥远省。
民国二十六年（1937年）10月，四子王旗沦陷，归伪蒙古联盟自治政府统辖。
民国二十七年（1938年）9月8日，八路军大青山支队从大滩（今察哈尔右翼中旗大滩乡）出发进入乌兰花地区。
同年9月9日，解放乌兰花镇（后撤出），总动委会派吕立江、韩世杰等到武川一、二区（即今旗境的乌兰花、西河子、活福滩、东八号等地区），发动群众，宣传组织抗日。
同年9月下旬，在哈格那村（今旗境忽鸡图乡境内）成立二区动委会（设主任，政权性质），经过艰苦工作，组建起二区抗日游击区政府。
民国二十九年（1940年），为适应斗争需要，建立一二区联区抗日游击区政府，组建并扩大区游击队（一二联区抗日游击区政府在数百个村子活动）。
先后担任中共一二联区委书记和抗日游击区政府区长及游击队长的有吕立江等10余人，一二联区抗日游击区政府在征钱粮、征购军马、皮衣、布匹等军用物资和动员补充新兵、保护群众、打击敌人等方面为八路军大青山支队作出重要贡献。
民国三十四年（1945年）8月，日本侵略军投降后，四子王旗仍归绥远省乌兰察布盟。
民国三十八年（1949年）5月26日，四子王旗解放，组建四子王旗临时人民政府，废除封建王公世袭制度。
同年9月，中共四子王旗工作委员会成立。
1950年4月1日，四子王旗人民政府正式成立，驻查干补力格（原四子王府），隶属乌兰察布盟。
1952年7月，经绥远省人民政府批准，撤销乌兰察布盟直属乌兰花区，其区域并入四子王旗的行政区域，旗政府随之迁驻乌兰花镇。
1953年，将武东县所辖四区（今供济堂、吉庆2个乡）划归四子王旗。
1958年5月20日，撤销武东县时，将其原辖太平庄、西河子、活福滩、忽鸡图、三元井、东八号等乡划归四子王旗人委员会管辖。
同年，将旗辖八号地、三救⒋笪鞔宓鹊鼗椴旃乙砗笃欤唤煺倜砘樽孔氏亍?/p>
2003年12月1日，国务院批准撤销乌兰察布盟，设立地级乌兰察布市，四子王旗属乌兰察布市人民政府管辖。