早在4000年前，察哈爾右翼后旗境內就有人類活動。
春秋時期，今旗境內先后為葷粥、鬼方，獫狁等古代氏族部落游牧或狩獵屬地。
戰國時期，為匈奴屬地。
秦朝時期，秦始皇統一六國后，進一步確立和完善了戰國時期的郡縣制，廢除分封制，分天下為三十六郡。
旗境屬雁門郡。
西漢元封五年（前106年），漢武帝在秦王朝的基礎上將全國劃分為十三監察區，又稱十三州。
今旗境仍屬雁門郡。
魏黃初元年（220年），今旗地屬鮮卑游牧地。
北魏登國元年（386年），鮮卑什翼犍之孫拓跋硅。
建元登國，遷都盛樂，旗地改屬跋硅所轄。
西魏廢帝元年（552年），突厥族以漠北為中心建立突厥汗國，旗地皆入所轄范圍。
遼重熙十三年（1044年），契丹王朝置西京（治所大同府，今山西省大同市），并以此為中心建立行政區，稱西京道（轄今旗境）。
金天德二年（1150年），金王朝改原遼西京道為西京路都督總管府，今旗境屬大同府宣寧縣轄地。
元至元八年（1271年），今旗境內西南歸集寧路，北部歸興和路，直屬中書省。
明洪武元年（1368年），明軍攻克大都，元王朝對全國的統治宣告結束。
北元時期，今旗境先后仍由內蒙各部所控制。
清朝時期，清王朝編察哈爾八旗，今旗境屬右翼正紅旗，右翼正黃旗駐牧之地，直屬察哈爾都統。
清康熙二十一年（1682年），察哈爾右翼正黃旗第九蘇木（原哈彥忽洞蘇木）西南，距白音察干鎮東南7千米處建喇嘛寺院1座，俗稱“阿貴廟”，蒙古語稱“賽恩寶音圖蘇莫”，康熙皇帝賜名“善福寺”。
民國元年（1912年），中華民國政府改歸綏觀察使，所屬十二撫民廳改為縣制，撫民廳原設同知、通判等官職均改為知事，原察哈爾八旗所設“五廳”改為縣，仍歸綏遠城將軍監督節制。
民國二十五年（1936年）8月2日，傅作義赴集寧，命彭毓斌部反擊進犯紅格爾圖、土牧爾臺鎮偽西北防共自治軍王道一部2000余人，斃敵過半。
至此，拉開紅格爾圖戰役的序幕。
同年11月18日，傅作義部在紅格爾圖打敗偽軍王英部，共斃偽軍官兵數百名，擊毀敵機2架，并繳獲大量物資，紅格爾圖戰役宣告結束。
民國三十五年（1946年）秋，察右后旗解放。
在農區建立了人民政權機構—陶集縣人民政府（今紅格爾圖鎮），在牧區建立的人民政權機構是正黃旗北六佐辦事處（今哈彥忽洞蘇木阿貴廟）。
1954年3月3日，根據政務院令，綏遠省與內蒙古自治區合并，同時撤綏遠省建制，原轄區域統一由內蒙古自治區人民政府領導。
隨后在解決綏東地區旗縣并存問題時，自治區人民政府采取“承認歷史、照顧現實、解決問題、達到團結”的方針，于同年3月17日撤銷中心旗、正黃旗、鑲蘭、鑲紅聯合旗和陶林縣制，改劃為察哈爾右翼前、中、后三旗。
原綏東四旗中心旗改劃為察哈爾右翼后旗，隸屬平地泉行政區人民政府領導。
1955年9月15日，旗人民政府從平地泉遷至土牧爾臺鎮。
1957年10月1日，將集寧縣大西溝、十號、賁紅、高茂、曹不罕、高玉良、黃羊城等7個鄉劃歸察哈爾右翼后旗管轄。
1958年4月2日，察哈爾右翼后旗隸屬烏蘭察布盟管轄。
同年6月，將四子王旗的海青花、三井泉、大西村、土城、明樂等鄉劃歸察哈爾右翼后旗。
1971年3月，察哈爾右翼后旗人民政府從土牧爾臺鎮遷往白音察干鎮。
2003年12月，烏蘭察布撤盟設市，察哈爾右翼后旗屬烏蘭察布市。