今锡林郭勒盟地区，秦朝时除南部的多伦县、正蓝旗的部分区域属渔阳郡，太仆寺旗的大部区域属上谷郡外，其余绝大部分属匈奴和东胡草原游牧政权统辖。西汉时，约今锡林浩特市以西区域属匈奴单于庭直辖。以东的东乌珠穆沁旗属鲜卑，西乌珠穆沁旗属乌桓辖区。盟境南部区域属幽州渔阳郡和上谷郡。东汉时，今盟境属鲜卑首领庭（设在今大青山）草原游牧政权统辖。

三国时期，南部、西部隶属于前秦辖域，鲜卑、柔然二部所居。东部乌珠穆沁一带隶属乌洛候、契丹二部所居。西晋年间，今盟境属鲜卑所辖。东晋十六国时，今盟境锡林浩特市以西区域属代国（鲜卑拓跋氏）政权统辖。魏登国十年（395），今锡林浩特市和多伦县以西区域属魏政权统辖。北周时，今盟境锡林浩特市以西区域属突厥族辖区；以东区域属地豆于、库莫奚、契丹辖区。

隋朝，今盟境北部、东部为东突厥统辖区；西部、南部为隋朝涿郡、奚族安落郡管辖区域。唐朝时期，南部属河北道北境，北部归关内道突厥单于都护府南境定襄都督府、桑乾都督府所辖。五代十国时期，归属契丹上京临潢府黑车子室韦辖地。辽代，为上京道所辖。金代，北部为弘吉刺部所居，南部镶黄旗一带属宣德州，正蓝旗一带属西北路招讨司，西部为汪古部所居。