伊金霍洛為蒙古語，“圣主的陵園”之意，以境內有著名的成吉思汗陵園而得名。漢時分屬西河、朔方郡。唐時分屬榆林等郡。元置西夏中興等路，后屬東勝、云內二州。

清順治年間（1649年）為便于控制蒙古各部落，在鄂爾多斯地區實行盟旗建制，其中之一為鄂爾多斯左翼中旗（即郡王旗）。乾隆年間（1736年）從烏審旗將近族臺吉的平民分為十三個蘇木，劃撥土地，組成鄂爾多斯右翼前末旗（即札薩克旗）。

1958年11月5日經國務院82次會議批準，札薩克旗、郡王旗合并，暫稱“札郡旗”。1959年1月15日，經內蒙古自治區人民政府批準，取旗名“伊金霍洛旗”。旗址駐地設在新街鎮，1964年7月1日遷往阿勒騰席熱鎮。

1996年?，伊金霍洛旗面積5958平方千米，人口14.1萬人，其中蒙古族占6%。轄3個鎮、3個蘇木、8個鄉：阿勒騰席熱鎮、新街鎮、烏蘭木倫鎮、臺格蘇木、伊金霍洛蘇木、蘇布爾嘎蘇木、公尼召鄉、臺吉召鄉、合同廟鄉、紅慶河鄉、納林希里鄉、哈巴格希鄉、納林陶亥鄉、新廟鄉。旗政府駐阿勒騰席熱鎮。

2000年第五次人口普查，伊金霍洛旗總人口147739人，其中：阿勒騰席熱鎮29440人，新街鎮9345人，烏蘭木倫鎮24722人，納林陶亥鎮5794人，臺吉召鎮6990人，納林希里鎮11938人，紅慶河鎮9016人，臺格蘇木8331人，蘇布爾嘎蘇木4981人，伊金霍洛蘇木4622人，新廟鄉7321人，哈巴格希鄉5255人，合同廟鄉3832人，公尼召鄉7307人，布連鄉5564人，布爾臺格鄉3281人。

2000年，全旗轄總面積6000平方千米。總人口14.3萬人，其中農牧業人口12萬人；蒙古族人口0.9萬人。轄7個鎮、3個蘇木、6個鄉，146個嘎查（村），903個農牧業生產合作社。

2001年?，全旗轄8個鎮、3個蘇木、5個鄉：阿勒騰席熱鎮、新街鎮、烏蘭木倫鎮、納林陶亥鎮、臺吉召鎮、納林希里鎮、紅慶河鎮、新廟鎮、臺格蘇木、蘇布爾嘎蘇木、伊金霍洛蘇木、哈巴格希鄉、合同廟鄉、公尼召鄉、布連鄉、布爾臺格鄉。2003年，將哈巴格希鄉劃歸東勝區管轄。

2004年末，伊金霍洛旗總人口14.25萬人，其中蒙古族9869人。轄8個鎮、3個蘇木、4個鄉：阿勒騰席熱鎮、新街鎮、烏蘭木倫鎮、納林陶亥鎮、臺吉召鎮、納林希里鎮、紅慶河鎮、新廟鎮、臺格蘇木、蘇布爾嘎蘇木、伊金霍洛蘇木、合同廟鄉、公尼召鄉、布連鄉、布爾臺格鄉。（鄂爾多斯市年鑒2005）

2005年，伊金霍洛旗撤并調整8個蘇木鄉鎮，整合新組建7個鎮，即：保留阿勒騰席熱鎮；撤布連鄉、布爾臺格鄉、烏蘭木倫鎮，設烏蘭木倫鎮；撤公尼召鄉、伊金霍洛蘇木，設伊金霍洛鎮；撤新街鎮、臺格蘇木，設札薩克鎮；撤新廟鎮、納林陶亥鎮，設納林陶亥鎮；撤納林希里鎮、紅慶河鎮，設紅慶河鎮；撤臺吉召鎮、蘇布爾嘎蘇木、合同廟鄉，設蘇布爾嘎鎮。截止11月7日，全旗蘇木鄉鎮布局調整工作已基本結束。

2009年，全旗總面積5600平方千米。總人口15.98萬人，其中少數民族11923人。轄7個鎮。