乌兰察布系蒙古语，意为红色山的两翼高地。明清为察哈尔部落与土默特部落属地。清天聪六年（1632年）四子部、喀尔喀左翼部（即士谢图汗部）、茂明安部、乌拉特三旗会盟于乌兰察布（今呼和浩特红山口）始称乌兰察布盟。
中华人民共和国建立后，盟治所先后设在乌兰花、固阳、集宁。辖领旗县变化很大，1970年时辖领旗、县、市多达21个（其时乌拉特三旗在1958年已划出）。从1971年始，所辖旗、县逐渐析出。
1996年，全盟辖集宁、丰镇2市，兴和、商都、卓资、凉城、化德5县，察哈尔右翼后旗、察哈尔右翼中旗、察哈右翼前旗、四子王旗4旗。面积5.6万平方千米，人口约270.2万人，其中蒙古族占3.5%，行政公署驻集宁市。
2000年第五次人口普查，乌兰察布盟总人口2284414人。其中：集宁市272448人、丰镇市264204人、卓资县172867人、化德县129161人、商都县276156人、兴和县250261人、凉城县197098人、察哈尔右翼前旗209448人、寨哈尔右翼中旗167203人、察哈尔右翼后旗164980人、四子王旗180568人。
2003年12月1日，国务院批准（国函[2003]122号）：撤销乌兰察布盟，设立地级乌兰察布市。（1）撤销乌兰察布盟和县级集宁市，设立地级乌兰察布市。市人民政府驻新设立的集宁区乌兰察布大街。（2）乌兰察布市设立集宁区。以原县级集宁市的行政区域为集宁区的行政区域，区人民政府驻恩和路。（3）乌兰察布市辖原乌兰察布盟的四王子旗、察哈尔右翼前旗、察哈尔右翼后旗、察哈尔右翼中旗、化德县、商都县、兴和县、卓资县、凉城县和新设立的集宁区。原乌兰察布盟的县级丰镇市由自治区直辖。
2004年4月8日，集宁正式撤市设区。6月21日，将察哈尔右翼前旗的白海子镇、黄家村乡划归集宁区管辖，全区面积由114.2平方千米扩大到418.8平方千米。
2006年末，全市总面积54492平方千米。户籍总人口2781629人，其中蒙古族人口73092人，汉族人口2684303人，其他民族24234人。人口密度为每平方千米50人。常住人口214.12万人，其中城镇人口74.36万人，乡村人口139.76万人。辖1区1市4旗5县。共有8个苏木、23个乡、49个镇、13个街道，88个居委会、59个嘎查、1311个村。
2009年末，全市总面积54492平方千米。总人口289.72万人，其中蒙古族人口8.31万人，汉族人口278.76万人，其他少数民族2.65万人。人口密度为每平方千米53.16人。辖1区1市4旗5县，共有8个苏木、23个乡、49个镇、13个街道。