元宝山区春秋时为山戎地。战国时前属东胡后属燕，为右北平郡。秦汉时为幽州北境，仍为右北平郡。三国时属鲜卑地。晋仍为鲜卑地，先后属前燕昌黎郡；前秦为昌黎郡，后燕属昌黎郡。隋唐为契丹地，属唐河北道松漠都督府信州。辽神册元年（916），耶律阿保机建立契丹王朝。辽重熙十三年（1044）后，辽全境分五道，元宝山区地属中京道。辽开泰年间（1012—1020），置高州，统三韩县，境域北部属中京道高州三韩县，南部为中京道恩州恩化县。金天辅六年（1122），金攻克高州，属金地。金天眷元年（1138），金改辽中京为北京，元宝山地区属北京路大定府三韩县。

元至元七年（1270），元改北京路为大宁路，下设州，属大宁路高州。明正德元年（1506），为大宁卫地，后废入朵颜卫。清初实行盟旗制，元宝山区北部属昭乌达盟翁牛特右翼旗，南部属卓索图盟喀喇沁右翼旗。清康熙四十二年（1703），建热河行宫。清雍正二年（1724），改为热河厅。清雍正七年（1729），设八沟厅，辖元宝山区全境。清乾隆三十九年（1774），清朝在赤峰设乌兰哈达通判厅，元宝山区北部属之，南部属八沟厅。清乾隆四十三年（1778），改热河厅为承德府，另设热河道，改八沟厅为平泉州，改乌兰哈达厅为赤峰县，元宝山区南部属平泉州，北部属赤峰县。清光绪三十年（1904），喀喇沁旗东半部增设建平县，属喀喇沁右旗的部分（元宝山南部地区），仍属建平县。清光绪三十四年（1908），清朝改赤峰县为赤峰州，元宝山区北部仍属赤峰州。