自春秋至秦时期，为东胡部落联盟之地，西汉属乌桓，东汉属西鲜卑，魏属东鲜卑，隋属契丹地，唐属松漠都督府、饶乐都督府管。
辽代置匡义军节度，属上京道。
乾亨三年（981）设永州。
统和十三年（995）设丰州，后改为澄州。
金改永州为长宁县，属临演府路，后改澄州为全州。
元为弘吉刺氏领地，鲁王分地。
元贞元年（1295）建全宁城，为驻冬地。
大德元年（1297），后升全州为全宁府，大德七年（1303），又升为全宁路，隶中书省。
明洪武二十二年（1339），设全宁卫。
1632年翁牛特部脱离原归属于蒙古大汗林丹（察哈尔汗），归附后金。
1636年建扎萨克旗时右翼（旗）25佐领，左翼（旗）34佐领。
清雍正元年（1723），隶属热河厅，光绪三十四年，属赤峰直隶州。
1914年，属热河特别区。
1928年，归属热河省。
1929年，乌丹成立区公所。
1931年3月，全宁设治局于乌丹成立。
1934年，归伪兴安西省管辖。
1937年，划归热河省，西部地区称乌丹县。
1940年，乌丹县并入翁牛特左旗。
1946年9月，乌丹以西设乌丹县，以东为翁牛特左旗，同属热河中分区。
1947年1月，以乌丹为中心设冀察热辽军区二十二分区。
同年5月，易旗名为翁敖联合旗。
同年11月10日，二十二分区撤销，属地并入十九分区。
1949年3月20日，取消翁敖联合旗名称，改称翁牛特旗，沿用至今。