秦朝時期，今太仆寺旗地區寶昌鎮以南屬上谷郡北境地，寶昌鎮以北為匈奴轄區。

西漢時期，南部屬上谷郡管轄，北部為匈奴地。

東漢時期，屬鮮卑統轄區域。

三國和西晉時期，屬鮮卑拓跋政權統治區。

東晉太和元年（366年），屬代政權統治區。

前秦建元十八年（382年），屬前秦（氐族）政權統轄區。

北魏登國十年（395年），屬魏（鮮卑拓跋氏）政權統治地。

太和二十一年（497年），今旗境屬御夷鎮鎮戍區。

東魏武定四年（546年），在柔然與東魏“拉鋸地區”。

北齊武平三年（572年），在北齊政權與突厥之間爭奪地區范圍。

隋大業八年（612年），今旗境屬涿郡轄地。

唐總章二年（669年），今旗境屬單于都護府所轄桑乾都督府的管轄區。

開元二十九年（741年），今旗境歸饒樂都督府轄區。

元和十五年（820年），今旗境屬幽州盧龍節度使統轄地。

五代十國時期，今旗境基本上屬契丹遼統轄地區。

遼朝時期，今旗境為西京道奉圣州管轄地。

金朝時期，今旗境歸西京路桓州管轄，在今旗境南部設西京鹽司。

蒙古中統三年（1262年），在今旗境南部置鹽使司。

元延佑六年（1319年），改置為寶昌州（今旗境南部），隸屬中書省興和路。

明永樂十一年至明正統十四年（1413年—1449年），今旗境屬京師轄地。

萬歷年間，今旗境為察哈爾部游牧地。

清康熙十六年（1677年），將駐牧于此的察哈爾部眾編屬太仆寺左翼牧群，設總管。

乾隆二十六年（1761年），隸察哈爾都統（駐張家口）。

民國元年（1912年），沿襲清制。

民國三年（1914年），今旗境劃歸察哈爾特別區管轄。

民國七年（1918年），析太仆寺左翼牧群部分轄區及察哈爾正白旗東境，設置寶昌招墾設治局。

民國十四年（1925年），改寶昌招墾設治局為寶昌縣。

民國十七年（1928年），太仆寺左翼牧群、寶昌縣改隸察哈爾省。

民國二十三年（1934年），將太仆寺左翼牧群，劃屬新設置的察哈爾盟，仍隸察哈爾省。

民國二十五年（1936年）初，偽察哈爾盟公署將寶昌縣與沽源縣合并成立寶源縣。

同年，將太仆寺左翼牧場改稱太仆寺左旗，駐地由五旗敖包遷至炮臺營子。

寶源縣隸屬偽蒙古聯合自治政府。

民國二十六年（1937年），“七七”事變后，察哈爾省淪陷。

這一地區劃屬偽蒙古聯盟自治政府（1939年改蒙疆聯合自治政府）。

民國三十四年（1945年）8月，日本投降，復歸察哈爾省管轄。

民國三十五年（1946年）春，內蒙古自治運動聯合會太仆寺左旗支會成立。

民國三十六年（1947年）5月，太仆寺左旗隨察哈爾盟劃歸內蒙古自治政府領導，旗政府駐炮臺營子（今貢寶拉格蘇木）。

1950年8月，將察哈爾省的寶源縣劃分為寶昌縣、沽源縣，并將寶昌縣劃歸內蒙古自治區察哈爾盟管轄，寶昌縣人民政府駐寶昌鎮。

同年，察哈爾盟人民政府由明安旗女子部遷駐寶昌縣城關（今寶昌鎮）。

1951年4月24日，經內蒙古自治區人民政府批準，將寶昌縣五區所轄波羅素廟、戴家營、三蓋淖、腦包洼、閻油房等5個行政村、14個自然村劃歸察哈爾省察北專署。

1956年9月11日，經國務院批準，撤銷寶昌縣建制，其區域（除星耀區劃入正鑲白旗、哈畢日嘎區劃入正藍旗外）大部劃歸太仆寺左旗；同時將太仆寺左旗更名太仆寺旗，旗人民委員會由炮臺營子遷駐寶昌鎮，仍隸屬察哈爾盟。

1958年9月26日，經國務院批準撤銷察哈爾盟后，將太仆寺旗劃歸錫林郭勒盟管轄。