杭锦旗，商周时为方、羌方、龙方和猃狁等民族游牧之地。约在公元前十世纪，西伯姬昌派大将南仲北逐猃狁（音险允），并在杭锦旗北境修筑朔方城，加强了北部边境的军事防御。
春秋战国时期，杭锦旗境为匈奴游牧地。
1973年，在杭锦旗红巴拉和阿鲁柴登发现春秋晚期和战国晚期的匈奴墓葬，出土有以各种动物纹为特征的金银装饰品和铁器，即当时匈奴的遗物。
杭锦旗秦汉时期
秦始皇二十六年（公元前221年），秦统一中国，在全国推行郡县制。当时，匈奴仍游牧于河套，经常侵袭秦朝北境。秦始皇三十二年（公元前215年），派大将蒙恬发兵30万，北击匈奴，迫其北退700余里，河套地区归秦所领。秦朝在河套北部设置九原郡，杭锦旗当时属于九原郡。秦朝廷徙内地民户到河套地区居住生产，充实边防。秦末，政局动荡，战乱频繁，所徙居民散，匈奴复居河套地域。
汉初，与匈奴和亲修好，双方相安无事。汉武帝时，国力强盛，开始对匈奴主动征战。公元前127年，将军卫青率大军出云中西进，击败匈奴，收复河套，汉武帝接受主父偃建议，决计把河套地区经营为抵御匈奴的“攘外之本”，动用10余万人，耗费“数十百巨万”，于杭锦旗沙日召地区再建朔方城，为朔方郡治。现旗境悉归朔方郡。朔方郡领数县，锡尼镇北库布其沙漠中有广牧县，沙日召一带为朔方县，巴拉亥一带为活野县，浩绕柴达木一带为大城县，毛布拉孔兑沟下游地区则有渠搜县和呼遒县，胜利乡带为修都县。沃野县还设有盐官。
初始元年（公元9年），王莽篡权，建立新朝，改朔方郡为沟搜郡。东汉光武五年（公元29年），割据者卢芳在匈奴的支持下称帝于五原，战据朔方、云中等郡。建安七年（公元31年），卢芳建制的朔方郡太守投降东汉。
东汉初期，将朔方郡直属并州，郡治移到临戎县，杭锦旗仍属朔方郡。建武二十四年（公元48年），匈奴分为南北二部，南匈奴附东汉，入居朔方等郡地，助汉防守。建安二十年（公元215年），曹操平息北方割据势力，但仍无法维持有效统治，减朔方等郡。杭锦旗复为匈奴、鲜卑、乌桓、羌等民族的游牧地。
两晋十六国时期，杭锦旗先后归属前赵、后赵、前秦、后秦,西燕、大夏等国。
太延五年（公元439年），北魏统一黄河流域。太安二年（公元456年），于杭锦旗东北部置代名郡，领呼遒、渠搜二县。汉广牧县、临戎县故城此时仍存留，被称做甘草城、贺葛真城。其时，东胡后裔柔然强盛于大漠南北。为拱卫首都单城，防止柔然南进，北魏在北境设6个军事据点，称“六镇”。其中，沃野镇位于杭锦旗北部巴拉亥地区（北魏中期迁到汉朔方故城，北魏末年迁到今五原北）。
杭锦旗隋唐时期
隋朝，杭锦旗北部和西北部分属五原郡之九原县、永丰县。
公元618年，唐朝建立，将隋时的郡改为州，杭锦旗为丰州地。丰州城位于格更召苏木境内的库布其沙漠（时称库结沙）中，为当时地北交通要冲。丰州汉族人口约万人，还有大量突劂、吐谷浑人。
杭锦旗宋元时期
北宋初年，在丰州居住的民族有藏才部、突劂人和吐谷浑人。其首领王承莫，受宋封号为丰州防御史。与宋交往甚多，常向宋朝献马、卖马。率所属各族人，与契丹人作战多次，后来又几次与西夏军对抗，皆不屈。王承莫还加筑旧丰州城。其后，丰州终为西夏所并。宋朝丰州迁到今府谷以北。丰州古城被废弃。
元代，杭锦旗境域属陕西行省的延安路和甘肃行省的乌刺海路。
杭锦旗明清时期
明朝于洪武、永乐年间（公元1368—1424年），屡次对退居漠北的故元势力实行“犁庭扫穴”式的征战，在沿边一带设立许多军事卫所，鄂尔多斯地区属东胜左、右二卫管辖。嗣后，明朝又沿长城一线陆续设置9个军事重镇，称为“九边”，鄂尔多斯地区属“九边”之一的榆林镇（今陕西省榆林）。十五世纪六十年代始，蒙古鞑靼部所属各部先后入居鄂尔多斯地区，明朝为保障西北边境安全，屡次对鄂尔多斯地区蒙古各部用兵，称为“剿套”、“搜套”、“复套”，然而徒然靡兵费饷，不能达到目的，只好修筑1000多里长的边墙，自此倚边墙而守，放弃河套。
公元1510年，巴图孟克达延汗统一蒙古各部，为便于统辖，恢复万户组织。鄂尔多斯万户此时为右翼三万户主干，驻牧河套。1551年，鄂尔多斯衮必力克莫日济农将部众一分为九，分给九个儿子统领，第三子“卫达尔玛据右翼达拉特杭锦，墨日更巴罕二部”。清太宗天聪九年（公元1635年），清军渡黄河西察哈尔部林丹汗儿子额哲，鄂尔多斯部给清军献千户，济农额璘臣与清军订立盟约，承认是清朝藩属。清顺治六年（公元1649年），鄂尔多斯部大扎木苏等人叛变清朝，济农额璘臣和同族固鲁岱青善丹、小扎木苏等没有参与。受到清朝嘉许，被封爵差位。是年，清朝在鄂尔多斯设旗，卫达尔玛的第四代后裔小扎木苏，受任鄂尔多斯右翼后旗（又名杭锦旗）第一任札萨克。鄂尔多斯诸旗属内札萨克，同属伊克昭盟。各旗札萨克轮流担任盟长、副盟长职务。除理藩院外，还受绥远城将军及陕西神木县理事司员、宁夏理事司员的监督控制。清乾隆五年（公元1740年），划定各旗边界。杭锦旗境域北至五加河，包括杭锦后旗大部、五原县、乌拉特前旗、临河市的一部分，面积约8.37万平方里。清朝中期，有汉民零星垦种于后套。清光绪二十九年（公元1903年），清政府实行“旗厅并置”，析置五原厅，管理后套垦务及汉民事务。
杭锦旗民国时期
1914年，伊克昭盟各旗隶归绥远特别区（1929年改省）。在后套地区，五原、临河等县相继设立。
1941年，横跨杭锦旗和鄂托克旗的“桃力民办公室”（县级建置，1943年改为桃力民办事处）设立，辖杭锦旗黄河以南的近1/3面积。
1942年夏，傅作义将军在后套地区实行新县制，杭锦旗只管理后套辖地日渐减少的蒙民及其事务。
杭锦旗解放后
1949年9月19日，绥远省和平解放。12月，杭锦旗临时人民政府成立（后改为杭锦旗人民自治政府、杭锦旗人民政府）。
1951年9月，桃力民中心区（由桃力民办事处改设）被撤销，所辖地区依照历史隶属关系分别划归杭锦旗和鄂托克旗。同年，中共伊克昭盟盟委派人参加后套地区的土地改革，杭锦旗后套辖区大部划归米仓县（1953年9月改为杭锦后旗）。到1953年8月，杭锦旗的后套辖区全部归入杭锦后旗、临河县、安北县和五原县。至此，历史上遗留下来的“旗县并存”问题得以解决。
1954年6月绥远省撤销，杭锦旗隶属内蒙古自治区伊克昭盟。
1956年，达拉特旗十三区的二圪旦湾、芒哈图二乡划入杭锦旗。此后杭锦旗建置，境域未做大变动。
1997年，杭锦旗面积1.19万平方千米，人口13.0万，其中蒙古族占19%。辖3镇12苏木8乡：锡尼镇、巴拉贡镇、独贵塔拉镇、巴音乌素苏木、夭斯图苏木、伊和乌素苏木、浩绕柴达木苏木、巴音恩格尔苏木、巴音补拉格苏木、呼和木独苏木、赛音乌素苏木、图古日格苏木、沙日召苏木、阿日斯楞图苏木、格更召苏木、巴拉亥乡、柿锦淖尔乡、永胜乡、吉日嘎朗图乡、塔然高勒乡、
阿门其日格乡、胜利乡、四十里梁乡。旗政府驻锡尼镇。
