今呼伦贝尔市区域，秦二世元年（公元前209年）时，为匈奴左贤王辖地。西汉、东汉时，今市境属鲜卑。三国、西晋时，今市境大兴安岭以西地区属鲜卑，大兴安岭以东地区基本属夫余。东晋太康三年（382）时，今市境属乌洛侯。隋大业八年（612）时，今市境属室韦。唐开元元年（713），在室韦部活动地区设置室韦都督府（辖区包括今呼伦贝尔市区域），隶属河北道。

辽天庆元年（1111），今呼伦贝尔市大部分区域属辽上京道乌古敌烈统军司管辖，今鄂伦春自治旗和莫力达瓦达斡尔族自治旗境属东京道室韦王府管辖。金天德二年（1150），改乌古敌烈统军司为招讨司，治乌古、敌烈部（今鄂伦春自治旗），统辖今呼伦贝尔市等区域。金大定二十九年（1189），今市境鄂伦春自治旗属上京蒲与路，今莫力达瓦达斡尔族自治旗、阿荣旗、扎兰屯市境属临潢府路，今市境大兴安岭以西区域属蒙古广吉刺部。

元至顺元年（1330），呼伦贝尔诸王的封地纳入行省，岭东地区划入中书省泰宁路、辽阳行省山北辽东路和黑水府达达路，岭西地区划入岭北行省和林路。明永乐元年至宣德八年（1403—1433），设置都司、卫所和属部进行控制，岭东由布尔哈卫、阿伦卫等管辖，岭西由斡难河卫、坚河卫、哈刺孩卫及海喇儿千户所等管辖。