为在黑龙江中上游以北的广大地区建立起巩固的统治，皇太极于崇德四年至五年（1639—1640）发动了征服索伦部的战争，最终统一了索伦诸部，派军队在黑龙江北岸的索伦村屯驻守，将鄂温克部落以氏族为单位编成佐，任命氏族酋长为章京（佐领），并规定了索伦部众按时向盛京纳贡的义务。每个鄂温克男丁，都要交纳貂皮一张作为贡赋。通过这一系列的措施，清朝在黑龙江以北索伦部的广大地区建立起有效的统治。
顺治年间，鄂温克人南迁到嫩江流域，理藩院任命达如汉布勒、扎木苏等人为首领，授予副都统印信，直接管辖鄂温克等族事宜。雍正十年（1732），清政府将布特哈（满语，意为打牲）的5个阿巴（围场）和3个扎兰（满语，连或队之意）的达斡尔、鄂温克、鄂伦春壮丁规定了旗色，编成了布特哈八旗。
1790年杜尔伯特太吉率三氏蒙古族厄鲁特部迁锡尼河流域，也被编入索伦八旗。
1928年建厄鲁特旗。1917～1928年间苏联境内的部分蒙古族布利亚特部迁至伊敏河、锡尼河一带，于1921年建布利亚特旗。
1932年将索伦八旗、布利亚特旗、厄鲁特旗合并建索伦旗。
1958年8月1日改建鄂温克族自治旗，辖辉、伊敏、锡尼河东、锡尼河西、南屯(现巴彦托海镇)、巴彦嵯岗6个苏木(后改称人民公社)和1个公私合营牧场。
1961年，由锡尼河东公社分出孟根楚鲁公社，南屯公社分出巴彦塔拉公社。
1968年2月，自治旗革命委员会成立。
1969年8月1日，鄂温克族自治旗随呼伦贝尔盟划归黑龙江省管辖。
1973年，设大雁办事处；1975年，改处为镇，全旗辖1个镇（大雁镇）、8个人民公社（辉、伊敏、锡尼河东、锡尼河西、孟根楚鲁、南屯、巴彦塔拉、巴彦嵯岗）和1个公私合营牧场。
1978年南屯人民公社改称为巴彦托海人民公社。
1979年7月1日，随呼伦贝尔盟重新划归内蒙古自治区。
1980年12月，撤销旗革委会，恢复旗人民政府。
1980年，撤销巴彦托海人民公社，改建巴彦托海镇。同年12月，撤销各公社革命委员会，恢复人民公社管理委员会。全旗辖巴彦托海、大雁2个镇和辉、伊敏、锡尼河东、锡尼河西、孟根楚鲁、巴彦塔拉、巴彦嵯岗7个人民公社。
1984年，设立阿尔善诺尔苏木，并成立苏木筹备工作组。
1984年10月18日，撤销巴彦塔拉人民公社，成立巴彦塔拉达斡尔民族乡；撤销孟根楚鲁公社建置，恢复苏木建置，分别设立锡尼河东苏木和孟根楚鲁苏木。同年10月25日，旗第五届人民代表大会宣布撤销政社合一的人民公社管理委员会，建立乡、镇、苏木人民政府。
1985年2月，筹建红花尔基镇，同年成立伊敏河办事处。
1986年12月1日，红花尔基镇人民政府成立。
1988年4月，伊敏河镇人民政府成立。
1988年5月27日，撤销阿尔善诺尔苏木筹备工作组，成立阿尔善诺尔苏木人民政府。同年9月，旗人民政府将辉苏木所辖乌日切希、额格都宝龙、伊拉拉塔3个嘎查划归阿尔善诺尔苏木，并将阿尔善诺尔苏木更名为北辉苏木。
1990年6月，改大雁镇为大雁矿区，全旗辖1区3镇1乡7个苏木，即大雁矿区、巴彦托海镇、伊敏河镇、红花尔基镇、巴彦塔拉达斡尔民族乡、伊敏苏木、辉苏木、北辉苏木、锡尼河东苏木、锡尼河西苏木、孟根楚鲁苏木、巴彦嵯岗苏木。
2001年4月，撤销北辉苏木，其区域并入辉苏木；撤销孟根楚鲁苏木，其区域并入锡尼河东苏木。
2001年10月，呼伦贝尔盟撤盟设市，鄂温克族自治旗由呼伦贝尔市管辖。
2005年，全旗辖1个矿区、3个镇、1个民族乡、5个苏木，即大雁矿区、巴彦托海镇、伊敏河镇、红花尔基镇、巴彦塔拉达斡尔民族乡、伊敏苏木、锡尼河东苏木、锡尼河西苏木、辉苏木、巴彦嵯岗苏木。旗人民政府所在地为巴彦托海镇。
2006年，合并大雁矿区和巴彦嵯岗苏木为巴雁镇，锡尼河东苏木和锡尼河西苏木为锡尼河镇；红花尔基镇并入伊敏苏木。全旗辖4镇1乡2苏木，即巴彦托海镇、巴雁镇、伊敏河镇、锡尼河镇、巴彦塔拉达斡尔民族乡、辉苏木、伊敏苏木。
2010年，伊敏苏木分出红花尔基镇。
2011年5月，巴雁镇分设大雁镇和巴彦嵯岗苏木，锡尼河镇分设锡尼河东苏木、锡尼河西苏木。
