今正镶白旗是由原察哈尔左翼正白旗、镶白旗及宝昌县的一部分地区合并组成的。这一地区，秦朝属匈奴辖地。西汉时，南部部分地区为上谷郡北境，其余大部地区属匈奴。东汉时，今旗境属鲜卑统辖地。

三国、西晋时，今旗境属鲜卑拓跋政权统治区。东晋十六国时，代建国二十九年（366），属代政权统治区；前秦建元十八年（382），属前秦（氐族）政权统治区。魏登国十年（395），属魏政权统治区。北魏太和二十一年（497），为怀荒镇镇戍地；东魏武定四年（546），属柔然辖区；北齐武平三年（572），属突厥辖区。

隋大业八年（612），今旗境基本属涿郡北部地。唐总章二年（669），为单于都护府辖桑乾都督府管辖；唐开元二十九年（741），基本属突厥辖区；唐元和十五年（820），属幽州卢龙节度使统辖地。五代十国时，属契丹辽统辖地。

辽代，今旗境属倒塌岭节度使司辖区南境。金代，为西京路桓州西境。元代，基本属中书省上都路桓州管辖区。

明洪武二十一年至建文四年（1388—1402），今旗境察干淖尔镇以东地区属开平卫辖地；查干淖尔镇以西地区归蒙古（鞑靼）辖区。明正德五年（1510），蒙古首领巴图孟克达延汗统一漠南蒙古诸部后，编属察哈尔万户地。清初为直隶口北道辖境。清康熙十四年（1675），编为察哈尔左翼正白旗（驻哈那哈达，今胡舒庙）、镶白旗（驻巴嘎海尔罕，今盐淖尔）。清乾隆二十六年（1761）后，察哈尔正白、镶白二旗隶察哈尔都统署。

民国初年，沿袭清制。民国3年（1914），划归察哈尔特别区。民国17年（1928），改隶察哈尔省管辖。民国23年（1934），属新设察哈尔盟。民国26年（1937）“七七”事变后，察哈尔省沦陷，察哈尔正白、镶白2个旗划属伪蒙古联盟自治政府（1939年改蒙疆联合自治政府）管辖。其时，正白旗辖18个佐领，镶白旗辖19个佐领。民国34年（1945）8月，日本投降，复归察哈尔省管辖。