距今7000年前的新石器时期，雅鲁河、绰尔河流域已有人类活动。
尧、舜时期，雅鲁河、绰尔河流域均在古肃慎国内，其地为濊貊部余部夫余部所居。
春秋时期，扎兰屯市境域内的雅鲁河、绰尔河流域为东胡重要游猎地之一。
东汉末年，雅鲁河、绰尔河流域处于鲜卑势力东界之地。
东晋太元十一年（386年），雅鲁河、绰尔河及阿伦河流域为夫余国势力范围之内，为勿吉国黑水部。
唐元和时期，雅鲁河、绰尔河流域属南室韦中的和解部和乌罗护部（即北魏乌罗侯）两部的游猎之地。
五代十国时期，契丹皇族遥辇、迭刺二部长期居住在雅鲁河、绰尔河、阿伦河流域，为契丹人活动中心。
辽天庆六年（1116年），辽在泰州（今黑龙江泰来县塔子城）北设金山县，后升为静州。
为雅鲁河、绰尔河流域，即今扎兰屯市境域。
蒙古太祖九年（1214年），铁木真对几个立有战功的弟弟和外戚家族进行分封，铁木真幼弟帖木真·翰赤斤的封地在大兴安岭东西之地以及嫩江、松花江一带，扎兰屯市境域在其封地内。
明永乐六年（1408年），明王朝设立的阮里河（即雅鲁河）卫，即设在今大兴安岭东麓雅鲁河流域，同时在绰尔河流域设置了朵颜卫。
清顺治时期，沙俄军队入侵黑龙江以北广大地区，清王朝忙于平定关内反清叛乱，无力顾及边疆防务，遂采取消极的内迁政策，将居住在这一边区的鄂伦春、鄂温克、达斡尔等族迁至黑龙江南岸居住，其中部分鄂伦春人、鄂温克人被迁至雅鲁河、绰尔河、济沁河流域的原始森林中游猎，雅鲁河、音河流域被编为“雅鲁阿巴”，济沁河流域被编为“济沁阿巴”，绰尔河流域被编为“托信阿巴”。
清康熙二十二年（1683年），今扎兰屯市境归黑龙江将军管辖。
清康熙三十年（1691年），清王朝在3个“扎兰”、5个“阿巴”的基础上，建立布特哈八旗（即打牲八旗），嫩江流域的达斡尔、鄂温克、鄂伦春人均编入八旗之内。
每旗十几或二十几佐不等，每佐设佐领1人，佐下设额兵催领（头目）4人，正蓝旗、镶红旗同驻雅鲁河，正蓝、镶红两旗设扎兰衙门，并派有“扎兰章京”坐镇今扎兰屯，司掌正蓝、镶红两旗的军事和行政事务，由布特哈总管衙门节制。
清光绪二十年（1894年），清王朝裁撤布特哈总管，改升为布特哈副都统，仍隶属黑龙江将军管辖。
同年，扎兰屯设立官庄，由扎兰章京总领收容关内人口、屯田等事宜。
清光绪三十二年（1906年），清王朝裁撤布特哈副都统以嫩江为界，分设东、西两路布特哈，各设总管1人，西路布特哈总管驻宜卧奇，分别掌管本路所辖各旗事宜，雅鲁河流域属西路布特哈。
每旗设佐领1人，扎兰衙门废止。
民国五年（1916年）3月1日，民国政府为管理自行流入的垦荒农民和发展招垦事业，黑龙江省在大兴安岭东麓济沁河流域设置济沁河稽垦局；同年7月1日，设置扎兰屯稽垦局，同时设立辅佐稽垦局管理土地开放事务的佐治局。
民国十二年（1923年）3月，民国政府设立东省特别行政区行政长官公署，掌管辖地内铁路两侧附属地行政事务。
民国十五年（1926年）2月2日，济沁河、扎兰屯两稽垦局废止，设立雅鲁设治局，局址在今扎兰屯，由黑龙江省委派设治员进行管理。
民国十八年（29年）1月5日，民国政府黑龙江省行政公署将雅成柚尉指纳怕诚兀ナ艉诹」芟剑认亍?/p>
雅鲁县辖境东至阿伦河西岸与布西县分界，南与景兴县、扎赉特旗分界，北至内兴安岭与呼伦贝尔的呼伦县分界。
民国二十一年（1932年）6月27日，伪满洲国成立后，撤销雅鲁县建制，将原雅鲁县行政区分设为布特哈左翼旗（驻地今扎兰屯）、布特哈右翼旗（驻地博克图）。
民国二十二年（1933年）5月12日，布特哈左翼、右翼两旗合并为布特哈旗，隶属于兴安东分省，伪旗公署设在今扎兰屯。
民国三十四年（1945年）8月，日本宣布无条件投降，伪满洲国布特哈旗公署解体。
民国三十五年（1946年）5月，布特哈旗政府组建后，隶属于东蒙古人民自治政府纳文慕仁盟（省）政府。
民国三十六年（1947年）5月1日，布特哈旗归内蒙古自治区政府纳文慕仁盟领导。
民国三十八年（1949年）4月，改属呼纳盟政府。
1950年1月23日，内蒙古自治区人民政府决定将布特哈旗所辖的博克图努克图（雅鲁、巴里木即巴林两嘎查）划归喜桂图旗（今牙克石市）管辖。
1953年4月1日，内蒙古自治区人民政府决定撤销呼纳盟，建立内蒙古自治区东部行政公署，布特哈旗直接隶属于东部区行署。
1954年4月，东部区行署撤销，将原呼纳盟、兴安盟合并为呼伦贝尔盟，布特哈旗隶属呼伦贝尔盟。
1969年8月1日，布特哈旗随呼伦贝尔盟划归黑龙江省。
1979年7月1日，布特哈旗随呼伦贝尔盟复归内蒙古自治区。
1983年10月10日，经国务院批准，撤销布特哈旗，在原行政区内设立扎兰屯市（县级）。
1984年1月1日，正式实行市建制。
2001年10月10日，国务院批准撤销呼伦贝尔盟，设立地级呼伦贝尔市，扎兰屯市隶属呼伦贝尔市。