縣名源于多倫諾爾，意為“七個湖”，因曾有七水泊（現(xiàn)已干涸）而得名。清初為察哈爾左翼正白、鑲黃、正藍(lán)三旗牧地。清雍正十年（1732年）設(shè)多倫諾爾理事同知廳，光緒七年（1881年）改撫民同知，屬直隸省口北道。1913年設(shè)縣隸察哈爾特別行政區(qū)，1950年劃入內(nèi)蒙古自治區(qū)先后隸察哈爾盟、錫林郭勒盟。

1996年?，多倫縣面積3726平方千米，人口9.7萬人，其中蒙古族占3%。轄1個鎮(zhèn)、10個鄉(xiāng)：城關(guān)鎮(zhèn)、十五號鄉(xiāng)、大北溝鄉(xiāng)、西干溝鄉(xiāng)、耗來溝鄉(xiāng)、黑山嘴鄉(xiāng)、三道溝鄉(xiāng)、大倉鄉(xiāng)、大河口鄉(xiāng)、上都河鄉(xiāng)、蔡木山鄉(xiāng)�？h政府駐城關(guān)鎮(zhèn)，距錫林浩特市285千米。

2000年第五次人口普查，多倫縣總?cè)丝?02879人，其中：城關(guān)鎮(zhèn)30461人，十五號鄉(xiāng)9127人，大北溝鄉(xiāng)9882人，西干溝鄉(xiāng)7175人，耗來溝鄉(xiāng)6409人，黑山咀鄉(xiāng)7243人，三道溝鄉(xiāng)4718人，大倉鄉(xiāng)5882人，大河口鄉(xiāng)8028人，上都河鄉(xiāng)9099人，蔡木山鄉(xiāng)1683人，一家河牧場3172人。

2001年實施撤鄉(xiāng)并鎮(zhèn)，全縣由原來的12個鄉(xiāng)、鎮(zhèn)、場組調(diào)整為8個鄉(xiāng)、鎮(zhèn)：多倫淖爾鎮(zhèn)、大北溝鎮(zhèn)、黑山嘴鎮(zhèn)、十五號鄉(xiāng)、西干溝鄉(xiāng)、大河口鄉(xiāng)、上都河鄉(xiāng)、蔡木山鄉(xiāng)�？h政府駐多倫淖爾鎮(zhèn)。

2006年區(qū)劃調(diào)整后，全縣轄2個鎮(zhèn)、2個鄉(xiāng)：大北溝鎮(zhèn)、多倫淖爾鎮(zhèn)、大河口鄉(xiāng)、蔡木山鄉(xiāng)。共有64個行政村、7個社區(qū)。全縣總面積3773平方千米（566萬畝）�？�?cè)丝?8857戶10.47萬人。

2009年，全縣總面積3773平方千米�？�?cè)丝?9402戶10.5萬人。轄2個鎮(zhèn)、2個鄉(xiāng)，64個行政村、7個社區(qū)。

2012年10月，恢復(fù)西干溝鄉(xiāng)，該鄉(xiāng)面積549平方千米，人口1.3萬人，轄13個村。調(diào)整后，全縣轄2個鎮(zhèn)、3個鄉(xiāng)：大北溝鎮(zhèn)、多倫淖爾鎮(zhèn)、大河口鄉(xiāng)、蔡木山鄉(xiāng)、西干溝鄉(xiāng)。