阿拉善地區是遠古人類的發祥地之一，阿拉善右旗雅布賴山洞穴彩噴手印巖畫和阿拉善左旗大量細石器文化遺存的發現，證明阿拉善地區從舊石器時代就有人類活動。
原始社會末期、奴隸社會時期，弱水流域、居延海畔就有殷商周朝先民生活的足跡。
秦始皇統一六國後，在阿拉善地區東北部始設北地郡。
漢代，阿拉善地區分屬北地、武威、張掖三郡管轄。漢武帝太初三年（公元前102年），徵發兵卒18萬到河西戍邊屯田，北置居延、休屠兩縣。漢宣帝本始元年（公元前73年），居延縣隸屬張掖郡管理。東漢光武帝元年（25年），改置“張掖居延屬國”。東漢獻帝興平二年（195年），設西海郡，轄居延一縣。
魏晉南北朝時期，魏國和西晉續設西海郡。北魏時，阿拉善地區為涼州所轄，北魏道武帝登國元年（386年），氐族人呂光建立後涼政權，領居延縣。北魏孝明帝正光二年（521年），居延古都屬柔然婆羅門領地。
隋朝至唐代初期，阿拉善地區屬甘州、肅州，也曾為突厥貴族所據。唐朝垂拱二年（686年），唐王朝一度曾將“安北都護府”從漠北遷至漠南，都護府治所在同城，即今額濟納旗境內。唐玄宗天寶二年（743年），唐王朝設寧寇軍，統領居延軍務。“安史之亂”時，河西走廊被吐蕃切斷，居延地區成為長安通往西域的“草原絲綢北道”。之後，居延地區先後為吐蕃、回鶻、契丹部所據。
北宋寶元元年（1038年），西夏建國時設12監軍司，賀蘭山沿線守軍5萬人。在居延地區設置“黑水鎮燕軍司”，治所為今額濟納旗黑城。
元朝設亦集乃路，屬甘肅行中書省管轄，管理軍政事務，總管府駐黑城，亦稱哈拉浩特。
明朝時期，北元和瓦剌勢力先後佔據阿拉善地區。明洪武五年（1372年），明軍西路軍5萬騎出塞，兵鋒直指亦集乃路，哈拉浩特守將卜顏帖木爾戰敗，黑城廢棄。明中期以後為蒙古達延汗屬部的遊牧地。
清朝初年，蒙古鄂爾多斯部額琳沁、固魯岱青遊牧阿拉善地區，順治六年（1649年），因大札木蘇叛亂，所部移牧河套地區。康熙十五年（1676年），衛拉特准噶爾部首領噶爾丹擊敗和碩特部首領鄂齊爾圖汗。康熙十六年（1677年），固始汗（又譯顧實汗）之孫和羅理率和碩特餘部自新疆遷徙，途經青海大草灘，移牧阿拉善地區。康熙三十六年（1697年），設旗編佐，正式設置阿拉善和碩特旗。康熙三十七年（1698年），徙牧於伏爾加河流域的土爾扈特部阿玉奇汗族弟納扎爾瑪穆特之子阿喇布珠爾率部赴西藏禮佛，歸路被阻，請求內附，清廷賜牧黨河、色爾騰地方，此舉較土爾扈特部渥巴錫汗率部東歸早73年。雍正七年（1729年），阿喇布珠爾之子丹忠晉封多羅貝勒。雍正九年（1731年）以後移牧額濟納河流域。乾隆十八年（1753年），設額濟納舊土爾扈特旗。兩旗上不設盟，直屬清廷理藩院管轄。
近代以來
民國時期，阿拉善和碩特旗、額濟納舊土爾扈特旗直屬中央行政院蒙藏委員會管轄，寧夏護軍使和寧夏省兼管兩旗。期間，原屬阿拉善和碩特旗的磴口巴格（鄉）設縣級建制。
1949年9月23日，阿拉善和碩特旗和平解放。
1949年9月27日，額濟納舊土爾扈特旗和平解放。
1949年11月，成立額濟納旗自治區人民政府。
1950年3月，成立阿拉善和碩特旗自治區人民政府。
1954年4月，成立寧夏省蒙古自治區，轄阿拉善旗和磴口縣，為專區級地方政權，隸屬寧夏省管轄。同年10月，因寧夏省建制撤銷併入甘肅省，寧夏省蒙古自治區易名甘肅省蒙古自治區。
1955年3月，甘肅省蒙古自治區改稱甘肅省蒙古自治州，額濟納旗自治區更名為額濟納自治旗。
1955年11月，甘肅省蒙古自治州易名甘肅省巴音浩特蒙古族自治州。
1956年2月，設立巴彥淖爾盟，轄阿拉善旗、額濟納旗、磴口縣和巴彥浩特市，歸屬內蒙古自治區。
1958年4月，巴彥淖爾盟與河套行政區合併，為內蒙古自治區派出機構，盟府遷至三盛公；同年8月，巴彥浩特市撤銷，為鎮級建制。
1961年4月，阿拉善旗分設阿拉善左旗和阿拉善右旗。
1969年7月，阿拉善左旗劃給寧夏回族自治區，阿拉善右旗、額濟納旗劃給甘肅省。
1979年7月，阿拉善左旗、額濟納旗、阿拉善右旗劃歸內蒙古自治區。
1980年5月，成立阿拉善盟，隸屬內蒙古自治區，為地區級建制，轄阿拉善左旗、阿拉善右旗和額濟納旗。
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