包头是蒙古语“包克图”的谐音，意为有鹿的地方，相传古时，此地有鹿群栖息。故包头又有鹿城之称。一说得名于附近的小河名——博托河。一说系源自汉语的“泊头”。1817年包头是当时紧靠黄河的水运码头，故名。
最初为中国北方少数民族的放牧地，春秋战国属赵。赵武灵王20年（公元前306年）筑九原城。公元前221年秦为九原郡。公元433年，北魏设怀朔镇。辽属云内州。清嘉庆十四年（1809年）设包头镇。辖区在清末分属五原厅、萨拉齐厅、乌兰察布盟。蒙旗事宜分属西公旗、土右旗、达茂旗。1923年设包头设置局。1926年设包头县。
1949年9月19日，包头获得和平解放。1950年2月13日，包头市人民政府正式成立。1954年原绥远省包头市划归内蒙古自治区，为自治区辖市。1960年原属巴彦淖尔盟的乌拉特前旗划归包头市领导。1961年以1958年撤销并入包头市的原固阳县辖区复设固阳县（驻固阳城关镇）；辖1县、1旗。
1963年将固阳县划归乌兰察布盟，乌拉特前旗划归巴彦淖尔盟。1970年乌兰察布盟所属土默特右旗（驻萨拉齐）、固阳县划归包头市。1996年5月18日，国务院批准将乌兰察布盟达尔罕茂明安联合旗划归包头市管辖。
1996年?，包头市面积28613平方千米，人口194万人，其中蒙古族占2%。市政府驻昆都仑区。辖昆都仑、青山、东河、 郊区4区，石拐、白云鄂博2矿区以及土默特右旗、达尔罕茂明安联合旗和固阳县，计9个区、矿区、旗、县。（《政区大典》）
1998年，将郊区临近市三区的一些自然村和河东乡、国庆乡划归市三区和石拐矿区管辖。1999年末，全市总面积27691平方千米。总人口203.01万人，其中市区人口135.53万人。辖9个旗县区，共有77个乡镇和40个街道。（内蒙古年鉴数据）
2000年第五次人口普查，包头市总人口2254439人。其中：东河区429355人、昆都伦区505951人、青山区382659人、石拐区50337人、白云矿区25286人、九原区277593人、土默特右旗314290人、固阳县170643人、达尔罕茂明安联合旗98325人。
2006年，全市总面积27768平方千米。常住人口246万人，其中城镇人口180万人；少数民族共13.3万人，其中蒙古族7.09万人。辖9个旗县区和1个国家级稀土高新技术产业开发区。
2006年，经自治区人民政府第11次主席办公会议研究和自治区民政厅[2006]118号批复同意包头市九原区设立万水泉镇。2007年8月28日，万水泉镇正式成立，由包头市稀土高新区管理。
2008年6月，为解决全市中心城区发展空间受限，行政区域设置不合理的问题，包头市制定全市行政区划调整方案：将九原区沙尔沁镇整建制划出，将兴胜镇所属的29个村，麻池所属的5个村，哈业胡同镇所属的15个村，阿嘎如泰苏木所属的1个嘎查划出。区划后九原区辖区总面积由1858平方千米缩减为734平方千米。
2009年，全市总面积27768平方千米。常住人口257.2万人，比上年增加4万人，城镇人口200.2万人，城镇化率77.9%。辖昆都仑区、青山区、东河区、九原区、石拐区、白云矿区、固阳县、土默特右旗、达尔罕茂明安联合旗9个旗县区和1个稀土高新技术产业开发区。