西汉高帝十一年（前196年），析秦云中郡东部地区置定襄郡，治所成乐（今县土城子乡土城子村古城址），管辖12县，其中县治所在今和林格尔县的有成乐县、定襄县、武进县（西部都尉驻地在今县黑老窑乡古城窑村）等，隶属朔方剌史部。
东汉时期，定襄郡治所迁至善元（今山西省境内），成乐县（治所在今县土城子乡土城子村）、武进县（在今县黑老窑乡古城窑村），均属云中郡（今托克托县土城乡）管辖。
隶属并州刺史部。
有记载：在今县新店子乡发掘出建于东汉时期的“护马校尉”墓。
三国魏时期，成乐属新兴郡（治所在今山西忻州市）。
曹魏甘露三年（258年），鲜卑拓跋微力部迁于盛乐（汉时的成乐，今县土城子乡土城子村）。
西晋建兴元年（313年），代公猗卢修筑盛乐城。
东晋咸康六年（340年），鲜卑拓跋什翼犍建都盛乐宫（今县土城子乡）。
前秦建元十八年（382年），今和林格尔县境属前秦（氐族苻氏）政权统辖。
北魏登国元年（386年）二月，鲜卑拓跋珪都城盛乐（今县土城子乡）。
同年四月，改称魏王，国号魏。
天兴元年（398年），魏王迁都平城（今山西大同市东北）后，盛乐为北都（北魏王朝在盛乐建都至迁都共12年）。
太延五年（439年），设置朔州，治所盛乐（今县土城子乡）。
正光五年（524年），改为云州。
东魏武定四年（546年），盛乐城为东魏地。
北齐武平三年（572年），盛乐城属齐管辖。
隋开皇五年（585年），设置云州总管府（治所今县土城子乡古城）。
开皇十九年（599年），隋朝封突厥族突利可汗为启民可汗，筑大利城（今县土城子乡南园子村）。
大业元年（605年），改云中总管府为定襄郡，郡治所大利城（今土城子乡古城）。
唐朝初年，置有紫河镇（今和林格尔县大红城乡小红城村）。
龙朔三年（663年），设置云中都护府，治所云中古城，即北魏初都城盛乐（今县土城子乡）。
麟德元年（664年），云中都护府改称单于都护府，领金河县（都护府和金河县治所均在今县土城子乡），单于都护府统大漠以南诸羁縻都督府州。
武周圣力元年（698年）至唐景龙二年（708年），安北都护府曾设在今县土城子乡古城址。
开元二年（714年），仍置单于都护府（治所在今县土城子乡）。
元和十五年（820年），置振武节度和单于府（治所在今县土城子乡）。
天祐五年（908年），今和林格尔县境属晋振武节度使统辖地。
清泰元年（934年），今和林格尔县境属契丹统辖区。
辽天庆元年（1111年），置有振武县（治所在今县城北），隶属西京道丰州。
金大定二十九年（1189年），有振武镇（在今县城北），属西京路丰州。
元至顺元年（1330年），设有红城（在今县大红城乡），属大同路丰州。
明洪武二十六年（1393年），置有云川卫，治所在单于城（今和林格尔县土城子乡）；玉林卫（治所在今县城东南），二卫属山西行都司。
嘉靖年间，蒙古族首领俺答汗率土默特部定居于丰州滩，今和林格尔县境属丰州滩区域范围。
清崇德元年（1636年），清朝编设土默特部为土默特左、右两翼旗，今和林格尔县境属土默特左翼旗区域范围。
康熙年间，设置驿站名称“二十家子”（今县城关镇），蒙古语意为和林格尔（此驿站为杀虎口至归化城的通道要站）。
雍正十二年（1734年），设和林格尔协理笔贴式。
乾隆元年（1736年），改设和林格尔协理通判厅，隶属山西朔平府。
乾隆六年（1741年）八月，隶属山西总理旗民蒙古事务分巡归绥道。
乾隆二十五年（1760年），升和林格尔理事通判厅，隶属归绥道。
光绪十年（1884年），改称和林格尔抚民理事通判厅，仍属归绥道。
民国元年（1912年）5月，改和林格尔厅为和林格尔县署（知事），属绥远城将军监辖。
民国三年（1914年）1月，和林格尔县属绥远特别区都统管辖。
同年8月，和林格尔县属绥远特别区绥远道（道尹）管辖。
民国十七年（1928年）9月20日，和林格尔县隶属绥远临时区政府（主席）。
民国十八年（1929）1月，属绥远省政府管辖。
民国二十六年（1937年）12月，和林格尔县属伪蒙古联盟自治政府巴彦塔拉盟管辖（民国二十八年9月，属伪蒙疆联合自治政府巴彦塔拉盟管辖），建立和（林格尔）右（玉）清（水河）抗日民主政府，属晋西北抗日根据地。
民国二十九年（1940年）底，和（林格尔）右（玉）清（水河）抗日民主县政府归属大青山抗日根据地绥南专员公署。
民国三十年（1941年），中共大青山抗日根据地绥南地委和绥南专员公署机关曾设在和林格尔县羊群沟（今羊群沟乡境）。
民国三十一年（1942年），改建托（克托）和（林格尔）清（水河）抗日民主县政府，隶属大青山抗日根据地绥南专员公署。
民国三十三年（1944年）3月，建立和林格尔抗日民主县政府直至抗日战争胜利。
民国三十六年（1947年）3月，在国民党统治区域建立托（克托）和（林格尔）清（水河）游击民主县政府。
之后，建和林格尔县人民政府。
1949年秋，和林格尔县人民政府由游击区迁驻城关区，隶属和林专员公署（原为绥南公署）。
1950年11月27日，属萨县专员公署。
1952年11月27日，属集宁专员公署。
1954年3月，属内蒙古自治区平地泉行政区。
1956年8月9日，将崞县窑乡的13号、8号、20号、16号、17号等5个村划归清水河县。
1957年11月14日，将托克托县的羊头营子村划归和林格尔县。
1958年4月2日，和林格尔县划归乌兰察布盟领导。
1995年11月21日，经国务院批准，将乌兰察布盟所属和林格尔县划归呼和浩特市管辖。