民国12年（1923）1月2日，京绥铁路绥包段竣工；铁路通至包头后，包头镇成为繁华之地。3月，萨拉齐县包头镇、五原、东胜（今鄂尔多斯市东胜区）及固阳县地，置包头设治局。局治所驻包头镇。民国15年（1926）1月，民国政府改包头设治局为包头县，辖原包头镇、乌拉特前旗、乌拉特后旗和达拉特旗部分地区；隶属绥远道。民国20年（1931），包头电灯面粉公司和永茂源甘草公司创办，包头开始有了近代工业。

民国21年（1932），成立包头市政筹备处，与包头县政府并存。民国26年（1937）9月中旬，国民党绥远省政府机关及所属军队撤出绥远省会归绥市，进入山西省境内；10月14日，归绥市被日本侵略军占领。16日，日本侵略军占萨拉齐；17日，日本侵略军占领包头城。同月，伪蒙古联盟自治政府成立；翌年11月，撤销包头县建制，设包头特别市，随后改为包头市。民国28年（1939）后，伪蒙古联盟自治政府将包头市划归伪巴彦塔拉盟。