中华人民共和国成立后，乌兰察布盟归绥远省军政委员会领导，仍辖六旗：四子王旗、达尔罕旗、茂明安旗、乌拉特西公旗、乌拉特中公旗、乌拉特东公旗。盟府驻四子王旗乌兰花镇。1950年1月后，隶绥远省人民政府领导。1950年4月，乌拉特西公旗、中公旗、东公旗分别改称乌拉特前旗、中旗、后旗。同年，绥远省人民政府决定乌盟实行民族区域自治，8月，今乌盟称乌兰察布盟自治区，10月，盟府由乌兰花迁至包头市。12月，乌盟自治区设五当召直属区和乌兰花直属区，同月，石拐沟矿区划归乌盟自治区。1951年7月，五当召直属区并入石拐沟矿区。1951年11月，盟府又迁到固阳县城关镇。1952年7月，乌兰花直属区并入四子王旗。同年10月，达尔罕旗与茂明安旗合并为达尔罕茂明安联合旗（简称达茂联合旗或达茂旗），乌拉特中旗与乌拉特后旗合并为乌拉特中后联合旗。1954年3月，固阳县由集宁专区划归乌盟自治区。同时，乌盟自治区又恢复为乌兰察布盟之称。此后，乌盟归内蒙古自治区领导。1954年8月，设立乌盟白云鄂博区。1956年10月，撤销石拐沟矿区。

1949年11月，同时设和林专区、集宁专区、包头专区，清水河县、和林县、凉城县、托克托县属和林专区，集宁县、兴和县、丰镇县、陶林县、龙胜县、武东县属集宁专区，萨拉齐县、武川县、固阳县、包头县、归绥县、土默特旗属包头专区。1950年1月，土默特旗直属绥远省管辖。1950年8月，和林专区撤销，清水河县、和林县和托克托县划归包头专区，凉城县划归集宁专区。1950年9月，包头专区和集宁专区分别改称绥中专区和绥东专区，11月，绥中专区和绥东专区又分别改称萨县专区和集宁专区。1952年11月，萨县专区撤销，所属各县、旗均划归集宁专区。

1950年1月，撤销绥东四旗办事处，以察哈尔正红旗设立东四旗中心旗（盟级建制），管理察哈尔右翼四旗政务，接着察哈尔右翼镶蓝旗与镶红旗合并为镶蓝镶红联合旗，直属绥远省管辖。

1951年8月，集宁县城关区改为平地泉镇，县级建制，隶集宁专区。

1952年5月，龙胜县改称卓资县。

至1954年初，集宁专区辖集宁县、丰镇县、陶林县、兴和县、卓资县、武东县、凉城县、萨拉齐县、归绥县、武川县、固阳县、清水河县、托克托县、和林格尔县、包头县、平地泉镇。1954年3月，随着绥远、内蒙古自治区合并为内蒙古自治区，集宁专区改为平地泉行政区，同时撤销东四旗中心旗（正红旗）、正黄旗、镶蓝镶红联合旗和陶林县建制，以正黄旗设置察哈尔右翼前旗（简称察右前旗），以镶蓝镶红联合旗和陶林县设置察哈尔右翼中旗（简称察右中旗），以中心旗（正红旗）设置察哈尔右翼后旗（简称察右后旗）。撤销归绥县、包头县。土默特旗划归平地泉行政区。改建后的平地泉行政区辖集宁、丰镇、兴和、凉城、卓资、和林格尔、托克托、武东、武川、清水河、萨拉齐11县，土默特旗、察右前旗、察右中旗、察右后旗4旗和平地泉镇。平地泉行政区归内蒙古自治区管辖。

1956年3月，平地泉镇改设集宁市，与集宁县并存。

1957年10月，集宁县建制撤销。

1958年4月，平地泉行政区撤销，所辖旗县市划归乌盟。同时，乌盟所辖乌拉特前旗、乌拉特中后联合旗划归河套行政区，固阳县、白云鄂博区划归包头市；撤销萨拉齐县、武东县。此时的乌盟辖有集宁市、四子王旗、达茂联合旗、土默特旗、察右前旗、察右中旗、察右后旗、丰镇县、兴和县、凉城县、卓资县、清水河县、和林县、托克托县、武川县，共1市、6旗、8县。

1960年2月，土默特旗划归呼和浩特市。

1962年3月，河北省张家口地区所辖商都县划归乌盟。

1963年2月，固阳县、土默特旗再次划归乌盟。

1965年3月，土默特旗分设为土默特左、右旗（1969年两旗正式分署办公）。

1969年11月，锡林郭勒盟二连浩特市、苏尼特右旗（简称西苏旗）和化德县划归乌盟。

1971年7月，土默特左旗、托克托县划归呼和浩特市，土默特右旗、固阳县划归包头市。

1980年5月，二连浩特市，苏尼特右旗重新划归锡林郭勒盟。

1990年，丰镇县撤县改市（县级市）。

1995年12月，清水河县、和林县划归呼和浩特市；1996年1月，武川县划归呼和浩特市，达茂联合旗划归包头市。

到1999年底，乌盟辖2市、4旗、5县，即：集宁市、丰镇市、四子王旗、察右前旗、察右中旗、察右后旗、卓资县、凉城县、兴和县、商都县、化德县。