四子王旗辖地自古以来就是北方少数民族繁衍生息的地方，历史久远，史实纷繁。考古发现证实，早在1万多年前的旧石器时期，就有古人类在这块水草丰美的草原上生息繁衍。旗境内红格尔苏木发现的旧石器晚期文化遗存和江岸苏木二队等地发现的单纯石器地层、出土的原始船形石核，属于中石器或新石器早期文化遗存。

唐虞时代为山戎、荤粥之地。夏商时期为鬼方、猃狁之地。春秋战国时期属林胡、楼烦。秦汉时为雁门定襄郡之激外地、匈奴中部单于庭辖地。魏晋南北朝时期，为鲜卑拓跋氏据地。旗南部为北魏抚冥镇辖区，北部是继匈奴后兴起的柔然族牧地。隋唐为东突厥据地。唐朝时隶属振武军兼单于大都护府。辽代属丰州东北境，隶西京道。金大定十八年（1178年）设天山县辖今旗境。金代属西京路、为守卫金堑壕汪古部牧地。

元朝时期，今旗辖区隶属净州路，直属中书省。由汪古部赵王管辖。明朝时期，净州废弃。旗境属蒙古瓦刺部首领也先游牧地。北元时期，属右翼3万户之土默特万户属地。阴山北麓部分地区由土默特部首领阿刺坦汗统辖。

元太祖成吉思汗胞弟哈布图哈萨尔十五世孙脑音泰敖特根率部游牧于呼伦贝尔草原，生有四子，长子僧格、次子索诺木、三子鄂木布、四子伊尔扎木。清天聪四年（1630年），四子相继归附后金，后因参加对明征战由呼伦贝尔迁到今旗境。天聪八年（1634年），清王朝为已归顺的蒙古各部划定牧界，四子部落与镶红旗以杜木达都腾格里克沃都尔台为界。崇德元年（1636年），因对明作战有功赐鄂木布尊号达尔汗卓哩克图，俾统四子部。顺治六年（1649年），晋封鄂木布为多罗郡王，世袭罔替。从此，鄂木布后世子孙世袭四子部落旗王位。四子部疆界四至：东至什吉冈图山、南至伊克拜山、西至巴颜鄂博、北至沙巴格图、东北至额尔柯图鄂博、西北至查尔山、东南至托克托瓦佗罗海、西南至察汗和硕。扎萨克驻地——乌兰额尔济坡。旗下设4个道劳（初辖7个苏木，后改为辖5个苏木）、辖20个苏木。佐领20人。

民国时期，沿用清制。民国3年（1914年），绥远与山西分治后，四子部落旗隶绥远特别行政区。民国17年（1928年），绥远特别行政区改为绥远省，旗地属绥远省乌兰察布盟管辖。

民国38年（1949年）9月19日，绥远省和平解放，四子王旗仍属绥远省乌兰察布盟（盟治设在乌兰花镇）辖之。1950年4月1日，四子王旗人民政府成立，隶属乌兰察布盟人民自治政府领导。旗政府驻查干补力格，1952年，迁至乌兰花镇。1954年3月6日，绥远省与内蒙古自治区合并，绥远省建制撤销，四子王旗归属内蒙古自治区乌兰察布盟人民政府领导。1958年4月2日，乌兰察布盟人民政府改为乌兰察布盟行政公署，四子王旗隶属乌兰察布盟行政公署领导。2003年12月1日，国务院批准撤消乌兰察布盟建制，设立乌兰察布市，四子王旗属乌兰察布市人民政府领导。