今西乌珠穆沁旗地区，秦朝属东胡，西汉属乌桓，东汉桓帝年间（147—166）属鲜卑檀石槐所立首领庭统辖地，三国和西晋属鲜卑辖区，东晋和南北朝基本处于地豆于、契丹、库莫奚分治之间，或相互争夺地区。

隋大业八年（612），今旗境属突厥牙帐统辖地区。唐总章二年（669），今旗境基本属桑乾都督府，隶属单于都护府；唐开元二十九年（741），基本属东突厥牙帐统辖区；唐元和十五年（820），基本属契丹统辖地。五代十国时，今旗境属黑车子室韦。辽代，属上京道临潢府庆州管辖。金代，属临潢府路临潢府庆州辖地。元朝，今旗北部属岭北行省济南王部（合赤温后王封地），南部属中书省全宁路和应昌路辖地。

明正德五年（1510），蒙古族首领巴图孟克达延汗统一漠南蒙古诸部，今旗境属左翼察哈尔万户地。明末清初成为乌珠穆沁部驻牧地。清崇德六年（1641），编乌珠穆沁右翼旗（俗称西乌珠穆沁旗），封多尔济为札萨克胡硕车臣亲王，世袭掌理旗务，辖21佐领，隶属锡林郭勒盟。辖区包括今东乌珠穆沁旗中部及西乌珠穆沁旗中部及东部的大部分地区。清顺治三年（1646），编浩济特左旗，辖境包括今西乌珠穆沁旗西部一部分地区。

民国3年（1914），随锡林郭勒盟划归察哈尔特别区。民国17年（1928），改隶察哈尔省锡林郭勒盟。民国26年（1937）“七七”事变后，察哈尔省沦陷，属伪蒙古联盟自治政府（后改称蒙疆联合自治政府）管辖。民国34年（1945）8月日本投降后，复归察哈尔省管辖。