翁牛特旗境地，自春秋至秦为东胡地，西汉为乌桓地，东汉为辽西鲜卑地，魏为东部鲜卑地，西晋属鲜卑宇文部，东晋西境为库莫奚地，东境为契丹地，隋为契丹地，唐为松漠都督府地。

辽置匡义军节度，属上京道。辽乾亨三年（981）设永州，置永州军观察，隶彰愍宫，统长宁、义丰、慈仁三县。辽冬月牙帐多驻永州，谓之“冬捺钵”。今老哈河之西，翁牛特旗新苏莫苏木境内存永州遗址。辽统和十三年（995）设丰州，为头下军州，系遥辇氏嘲古可汗四世孙耶律阿没里以所掳人口500户建城，后名澄州。今乌丹，为辽丰州故地。金袭辽州县制，改永州为长宁县，属临潢府路。改澄州为全州，置全州盘安军节度使，州治安丰（今翁牛特旗），辖安丰、卢川、静封三县。元为弘吉刺氏领地，鲁王分地。元贞元年（1295），于金之全州地建全宁城，为驻冬地，后升为全宁路，隶中书省。明初，于全宁路地设全宁卫，后废入朵颜卫。

后金天聪六年（1632），翁牛特部逊杜棱、栋岱青率部归附后金。天聪八年（1634），翁牛特旗境定为翁牛特部牧地。清崇德元年（1636）始建旗，称翁牛特左翼旗。清雍正元年（1723），置热河厅。雍正七年（1729），设八沟厅（治所在今平泉）。清乾隆三十九年（1774），设乌兰哈达厅（治所在今赤峰）。乾隆四十三年（1778），改为赤峰县。清光绪三十四年（1908），升县为直隶州，今翁牛特旗先后属之。