战国时期，赵武灵王筑赵长城东西横亘于境，长城南为北假，旗境南部属云中郡辖九原、安阳城辖区；赵长城北、阴山北大部属匈奴游牧政权统辖地。
秦朝时期，阴山南属九原郡临河县（治所今临河市北境内）辖区，阴山北部为匈奴游牧政权管辖地。
西汉时期，今旗境阴山南分属五原郡河目县和朔方郡临河县管辖。
西汉武帝太初元年（前104年），置外受降城设都尉（治所约在今旗新忽热苏木）；阴山北部为匈奴游牧政权统辖地。
东汉时期，今旗境阴山南分属五原郡和朔方郡，阴山北属鲜卑草原游牧政权统辖地。
三国、西晋时期，今旗境属拓跋鲜卑管辖地。[20]
东晋咸和二年（327年），今乌拉特中旗中南部属后赵（羯族石氏）朔方郡辖地，中北部属代（鲜卑拓跋氏）统治。
前秦建元二年（366年），今旗境中南部属前秦（氐族苻氏）朔方郡辖地，中北部属代统辖区。
前秦建元十八年（382年），今旗全境属前秦五原郡地。
后秦皇初二年（395年），今旗境中南部属后秦羌族朔方郡地，中北部属魏统辖区。
夏国龙升三年（409年），今旗境中南部属夏（匈奴铁弗赫连氏）统辖地，中北部属北魏政权统治地。
北朝时期，今旗境为北魏沃野镇镇戍地。
西魏大统十二年（546年），今旗境阴山南属西魏沃野镇辖区。
北周建德元年（572年），今旗境阴山以南属北周（宇文氏）永丰镇辖地，阴山以北属突厥族游牧政权辖地。[21]
隋朝初期，今乌拉特中旗境属丰州。
隋大业初年，改属五原郡，后为突厥地。
唐朝初期，为丰州辖地。