早在远古时期，准格尔旗就有古人类活动的足迹，考古学家在准格尔旗纳林川畔和黄河沿岸发现了不少旧石器早期的石器遗存。证明在旧石器时期准格尔地区就有了古人类活动。他们在这里生活繁衍，过着以狩猎为主、采集为辅的群体生活。

秦始皇统一中国后，在鄂尔多斯设立郡县，准格尔旗东部、北部分别属于中郡、九原郡；西南部辖美稷县、平定县。在今准格尔旗纳日松镇勿图沟发现的古城，经考证，就是秦王朝所置的上郡属县广衍县城。鄂尔多斯高原又被匈奴冒顿单于复占，划编为右贤王驻牧区。

成吉思汗统一了漠北蒙古各部后，逐步南下，灭了金和西夏，准格尔旗为元王朝所占据。

明宣德年间，蒙古诸部势力日渐向南扩展，威胁明朝北部的安全，明朝也开始在北方陆续设置边镇，构筑边墙，其中延绥边墙就驻在鄂尔多斯南部，这道边墙东起准格尔旗大占村紫城岩，西抵宁夏延迟东北，从此成了内蒙古鄂尔多斯市与山西省的分界。

1948年4月，准格尔旗解放，成立准格尔旗临时政务委员会，政府驻地设为沙圪堵。1950年4月，准格尔旗末代扎萨克奇福海回沙圪堵交印，旗政最终统一为人民政府。1955年9月旗人民政府改名为旗人民委员会。1968年4月，又改称革命委员会。1981年1月复改称人民政府迄今。1999年8月旗人民政府驻地从沙圪堵迁址薛家湾。