战国末至秦初，今松山区境属燕国和秦右北平郡；秦末、西汉初，属匈奴左地；西汉中后期，属乌桓（乌丸）和汉右北平郡、辽西郡，境内有廷陵县（治在今三眼井乡古城址）；东汉中期至三国前期，全境属鲜卑。

东晋十六国时期，今区境先后属羯族、慕容鲜卑和氐族相继建立的后赵、前燕、前秦、后燕和北燕。自北魏太延二年（436）北魏征服北燕，到西魏恭帝三年（556）北周并北齐的100余年中，今松山区境部分地区先后属北魏、东魏、北齐和北周，大部地区属库莫奚。

唐开元二十九年（741），今松山区属松漠都督府（契丹）辖区。五代时期，属契丹统治区。辽天庆元年（1111），置有松山州、松山县（治所在今松山区城子乡古城址），隶属于中京道大定府。金大定二十九年（1189），设有松山县（治所在今松山区城子乡古城址），隶属北京路大定府。元至顺元年（1330），置有松州（治所在今松山区境内），今松山区大部区域属松州管辖，隶属于中书省上都路。今松山区东北部部分地区属高州管辖，隶属辽阳行省大宁路。明永乐元年至宣德八年（1403—1433），京师老哈河卫辖有今松山区境。明万历十年（1582），今松山区约属蒙古（当时称鞑靼）朵颜（哈剌慎）管辖区域，后自称翁牛特（部落）。

清崇德元年（1636），编设翁牛特右翼旗，驻英格什尔哈齐呼朗（今大庙镇小庙子村），后迁移至王府。今松山区大部为翁牛特右旗辖区。同年，编敖汉旗，管辖区域包括今松山区东北部小部分区域。清雍正七年（1729），今松山区属八沟厅北境。清乾隆三十九年（1774），析置乌兰哈达厅于赤峰，今松山区属乌兰哈达厅管辖。清乾隆四十三年（1778），改乌兰哈达厅为赤峰县（为赤峰得名之始），辖区包括今松山区大部区域。清光绪三十四年（1908）五月，升赤峰县为赤峰直隶州，辖区包括今松山区大部。隶属承德府。