烏蘭察布系蒙古語，意為紅色山的兩翼高地。明清為察哈爾部落與土默特部落屬地。清天聰六年（1632年）四子部、喀爾喀左翼部（即士謝圖汗部）、茂明安部、烏拉特三旗會盟于烏蘭察布（今呼和浩特紅山口）始稱烏蘭察布盟。

中華人民共和國建立后，盟治所先后設在烏蘭花、固陽、集寧。轄領旗縣變化很大，1970年時轄領旗、縣、市多達21個（其時烏拉特三旗在1958年已劃出）。從1971年始，所轄旗、縣逐漸析出。

1996年，全盟轄集寧、豐鎮2市，興和、商都、卓資、涼城、化德5縣，察哈爾右翼后旗、察哈爾右翼中旗、察哈右翼前旗、四子王旗4旗。面積5.6萬平方千米，人口約270.2萬人，其中蒙古族占3.5%，行政公署駐集寧市。

2000年第五次人口普查，烏蘭察布盟總人口2284414人。其中：集寧市272448人、豐鎮市264204人、卓資縣172867人、化德縣129161人、商都縣276156人、興和縣250261人、涼城縣197098人、察哈爾右翼前旗209448人、寨哈爾右翼中旗167203人、察哈爾右翼后旗164980人、四子王旗180568人。

2003年12月1日，國務院批準（國函[2003]122號）：撤銷烏蘭察布盟，設立地級烏蘭察布市。（1）撤銷烏蘭察布盟和縣級集寧市，設立地級烏蘭察布市。市人民政府駐新設立的集寧區烏蘭察布大街。（2）烏蘭察布市設立集寧區。以原縣級集寧市的行政區域為集寧區的行政區域，區人民政府駐恩和路。（3）烏蘭察布市轄原烏蘭察布盟的四王子旗、察哈爾右翼前旗、察哈爾右翼后旗、察哈爾右翼中旗、化德縣、商都縣、興和縣、卓資縣、涼城縣和新設立的集寧區。原烏蘭察布盟的縣級豐鎮市由自治區直轄。

2004年4月8日，集寧正式撤市設區。6月21日，將察哈爾右翼前旗的白海子鎮、黃家村鄉劃歸集寧區管轄，全區面積由114.2平方千米擴大到418.8平方千米。

2006年末，全市總面積54492平方千米。戶籍總人口2781629人，其中蒙古族人口73092人，漢族人口2684303人，其他民族24234人。人口密度為每平方千米50人。常住人口214.12萬人，其中城鎮人口74.36萬人，鄉村人口139.76萬人。轄1區1市4旗5縣。共有8個蘇木、23個鄉、49個鎮、13個街道，88個居委會、59個嘎查、1311個村。

2009年末，全市總面積54492平方千米。總人口289.72萬人，其中蒙古族人口8.31萬人，漢族人口278.76萬人，其他少數民族2.65萬人。人口密度為每平方千米53.16人。轄1區1市4旗5縣，共有8個蘇木、23個鄉、49個鎮、13個街道。