民国元年（1912），锡埒图库伦旗隶属热河都统监督节制。民国3年（1914），锡埒图库伦旗和绥东县划归热河特别区都统管辖，“废止原有的箭佐制，将其划归绥东县六区”。民国17年（1928），将热河等特别区改为行省，库伦旗隶属热河省。

民国20年（1931）3月，国民政府颁发库伦旗政教分治办法，废除政教合一制度，重新设立库伦旗。民国22年（1933）3月，伪满洲国撤销卓索图盟，库伦旗隶属伪热河省。民国24年（1935）3月，伪满洲国撤销绥东县建制，将其一部分地区划入库伦旗。同时，将喀尔喀左翼旗和唐古特喀尔喀旗（原属卓索图盟）区域并入库伦旗，旗公署驻库伦街，并将库伦旗由热河省划归兴安南省管辖。

民国32年（1943），库伦旗隶属伪兴安总省所辖兴安南地区行署。民国34年（1945）9月，成立地方治安维持会，库伦旗隶属热河省。11月，地方治安维持会宣布解散，成立库伦旗地方自治政府。1946年1月，库伦旗民主联合政府成立。3—4月，隶属于辽西省第一专员公署，4—9月，隶属于辽西省哲里木盟（今通辽市）政府。1947年3月1日，库伦旗人民政府成立，驻库伦。1948年9月8日，库伦旗划归辽北省哲里木盟。