秦朝时期，正蓝旗绝大部分属匈奴辖地。
西汉时期，绝大部分为乌桓统辖区，南部黑城子“造阳”属上谷郡、渔阳郡辖区。
东汉至西晋时期，为鲜卑所辖。
东晋咸康四年（338年），今旗境属代政权统辖地。
前秦建元十八年（382年），属前秦（氐族）统辖地。
北魏登国十年（395年），属魏政权统治区。
太和二十一年（497年），今旗境属御夷镇镇戍区内。
东魏武定四年（546年），今旗境为柔然与东魏之间拉锯地区。
北齐武平三年（572年），今旗境为北齐与突厥之间争夺地区。
隋大业八年（612年），今旗境东部属奚族统辖范围；西部属涿郡辖地。
唐总章二年（669年），今旗境属桑乾都督府管辖。
开元二十九年（741年），今旗境属饶乐都督府管辖。
元和十五年（820年），今旗境属奚与契丹之间拉锯地区。
五代时期，今旗境属契丹辽统辖。
辽朝时期，今旗境属西京道奉圣州管辖。
金天德二年（1150年），金朝建桓州城（历史上称新桓州城，在今正蓝旗上都音高勒苏木四郎城嘎查古城遗址），属西京路桓州管辖。
西北路招讨司曾移驻桓州城。
蒙古宪宗六年（1256年），在今旗境修建一座新城，初名开平。
忽必烈“营建城廓宫室于滦水北”（今旗五一种畜场境内双山水库北）。
元中统元年（1260年），忽必烈在此即蒙古汗位。
升开平为府，建为国都，并在此设置中书省管理国家事务。
中统四年（1263年），忽必烈正式加号开平府为上都，置上都路，设路总管府。
至顺元年（1330年），置有桓州（治所今旗上都音高勒苏木四郎城嘎查古城遗址），隶属上都路。
明朝初期，置有开平卫（治所今旗境五一种畜场，原“开平”故地）；原桓州故址设州驿。
万历年间，属察哈尔部管辖地。
清康熙十四年（1675年），编为察哈尔左翼正蓝旗，为蒙古八旗之一，隶属直隶口北道，设置明安牧群。
乾隆二十六年（1761年），正蓝旗和明安牧群均隶属察哈尔都统。
民国元年（1912年），沿袭清制。
民国三年（1914年），正蓝旗和明安牧群等归察哈尔特别区管辖。
民国十七年（1928年），改隶察哈尔省。
民国二十五年（1936年）2月，日伪将察哈尔明安牛羊群（原7个牧场）改建为明安旗；将太仆寺右翼牧群改为太仆寺右旗，隶属察哈尔省察哈尔盟。
民国二十六年（1937年）秋，察哈尔省沦陷，随察哈尔盟划属伪蒙古联盟自治政府（1939年改蒙疆联合自治政府）。
民国三十四年（1945年）8月，日本投降，复归察哈尔省管辖。
民国三十五年（1946年）3月27日至4月1日，察哈尔盟在明安旗道英海日罕（今正蓝旗宝绍代苏木）召开各界人民代表大会议，选出察哈尔盟民主政府和内蒙古自治运动联合会察哈尔盟分会（主任），驻道英海日罕。
同期，内蒙古自治运动联合会正蓝旗、明安旗、太仆寺右旗支会相继成立。
同年12月，正蓝旗在那日图召开人民代表大会议（因战争转移到浩力图庙），选举产生旗民主政府（旗长）。
民国三十六年（1947年）5月，正蓝旗（那日图）、明安旗（宝绍代）、太仆寺右旗（黄旗大营子）3旗随察哈尔盟划归内蒙古自治政府领导>
民国三十七年（1948年）11月，将明安旗胩退掠移旌喜ⅲ慕ㄎ靼蔡伊掀欤ㄗけι炒?/p>
1956年9月11日，撤销明安太右联合旗，将其区域（除布拉根陶亥苏木外）并入正蓝旗的行政区域，旗人民委员会由那日图迁驻黄旗大营子，隶属察哈尔盟，并将正蓝旗扎格斯台淖尔苏木的西部地区划归正镶白旗。
1958年9月26日，经国务院批准（同年10月3日，内蒙古自治区人民委员会通知），察哈尔盟撤销后，将正蓝旗划归锡林郭勒盟管辖。
1966年，正蓝旗人民委员会迁驻上都河浩特（1969年改为上都河浩特镇）。
1979年，正蓝旗革命委员会迁驻敦达浩特镇。