锡林郭勒盟自古以来就是我国北方各族人民劳动、生活、繁衍的地方。苏尼特右旗、镶黄旗和东乌珠穆沁旗境内都发现了旧石器时代人类生存的遗址；在苏尼特左旗、阿巴嘎旗、锡林浩特市境内都发现了原始文化遗迹。早在商周时期，这里就出现了游猎和养畜的氏族部落。春秋战国时期，系澹褴和东胡所居。公元前3世纪末，匈奴居内蒙古高原。秦时期，南部属上谷郡北境，西南部为渔阳郡北境。西汉时期，匈奴单于庭直辖，东部为乌桓部辖地，南部属于幽洲。东汉永和五年（公元140年），为鲜卑部辖区。三国时期，隶属于北朝(魏)拓跋鲜卑部辖区；南部、西部由鲜卑、柔然二部所居；东部由乌洛候、契丹二部所居。晋朝时期，先后由代国、魏国和晋朝燕州所辖。隋朝时期，北部、东部由东突厥占据，西部、南部属隋朝奚部安乐郡、涿郡北境。唐朝时期，南部为河北道北境，北部为关内道北境，北部为关内道突厥单于都护府辖地。五代十国时期，为契丹上京临潢府辖区。1115年女真部建立大金国，东部属临潢府路庆州所辖，设置大盐烁(额吉淖尔盐池)群牧司，北部由广吉剌部所居，南部属宣德州辖地，中部正蓝旗一带由西北路招讨司所辖，设置桓州(正蓝旗侍郎城遗址)，西部为汪古部所辖。元朝初，为扎剌儿部兀鲁郡王营幕地。十三世纪中叶，在锡林郭勒草原正蓝旗境内建起元代第一都城——元上都，为元朝的夏季陪都，是元朝重要的政治、经济、文化中心之一。南部地区分别由中书行省兴和路宝昌州、上都路桓州和应昌府所辖。北部分别为上都省院官署、岭北行省和宁路及济南王部的封地。明朝永乐年间，将上都改称开平前屯卫，应昌、桓州变成驿站，南部为京师顺天府北境，设置开平卫。北部被瓦剌、鞑靼部占据。
1616年女真首领努尔哈赤立国，占领察哈尔部地区。清朝康熙14年把察哈尔部原辖区划分为蓝、白、黄、红各分正镶二旗，称蒙古八旗。其中镶黄、正白、镶白、正蓝均在本盟南部地区。并在宝昌一带增设了太仆寺左右翼牧群、明安牧群以及商都牧群，隶属清朝直隶口北三厅。
1761年，始设察哈尔都统，管辖察哈尔八旗、四牧群和锡林郭勒五部十旗诸王。清祟德、顺治、康熙年间，对锡林郭勒河一带的苏尼特、阿巴嘎、阿巴哈纳尔、浩济特、乌珠穆沁等五部先后分别设置左、右翼两个旗，共10旗，均设扎萨克，会盟于锡林河北岸的“楚古拉干敖包”山上，命名为锡林郭勒盟。锡林郭勒，蒙语，意为丘陵地带河。清嘉庆年间迁盟址于贝子庙。
民国时期，1912年将厅改设为县。
1914年设置察哈尔特别行政区域。
1928年将锡盟南部划归察哈尔省。
日寇侵华沦陷时期，这里被日伪政权统治。
1946年废除了封建王公制度，成立察哈尔盟民主政府和锡林郭勒盟民主政府。
1947年划归内蒙古自治区。
1949年新中国成立后，察盟辖5旗。
1950年将多伦、宝昌、化德3县划归察盟。
1956年撤销明太联合旗合并于正蓝旗，将正镶白联合旗更名为正镶白旗，合并宝昌县和太仆寺左旗，更名为太仆寺旗，商都镶黄联合旗更名为商都镶黄旗，后划归化德县，又划出定名为镶黄旗。
1949年将锡盟原来的10旗编为5旗，即东部联合旗、中部联合旗、西部联合旗、苏尼特左旗和苏尼特右旗。
1952年撤销中部联合旗。
1956年改编为5旗。
1958年，锡察盟合并，撤消察哈尔盟，改称锡林郭勒盟，辖9旗（东乌珠穆沁旗、西乌珠穆沁旗、阿巴嘎旗、苏尼特左旗、苏尼特右旗、正镶白旗、正蓝旗、商都镶黄旗、太仆寺旗），两县（多伦县、化德县）。
1963年设立阿巴哈纳尔旗。
1966年设立二连浩特市。
1969年将锡盟所辖的苏尼特右旗、二连浩特市、化德县划归乌兰察布盟。
1980年将苏尼特右旗和二连浩特市划归锡盟。
1983年撤销阿巴哈纳尔旗改设锡林浩特市。
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