科左中旗历史悠久，早在距今四五千年的新石器时代就有人在这里生活。当时生活在这里的是一个以农耕为主，兼营畜牧和狩猎的的人群。

五代时期，契丹国即辽统治时，科左中旗这一带属于上京道东境及东京道北境。

金朝时，金承辽治，科左中旗这一带属临潢府管辖。

早在元朝建立之前，科左中旗这一带就属于成吉思汗开国勋臣兼贵戚亦乞列思氏的封地。亦乞列思氏首领孛秃先为成吉思汗妹夫，后为驸马，封昌王。元朝实行行省制度，行省之下设路、府、州、县。在东北设辽阳行中书省，科左中旗这一带属辽阳行中书省开原路折连怯呆儿万户府。

明初，退居北方的蒙古人分为三大部落，瓦剌部居西北，鞑靼部居北，兀良哈部居东北。科尔沁部属于鞑靼蒙古之一支，为元太祖成吉思汗二弟哈布图哈撒尔的后裔，封地在呼伦贝尔草原。明嘉靖年间，哈撒尔第十四孙奎蒙克塔斯哈喇（当时为鞑靼部大酋）率部南迁，在嫩江至辽河之间的大片草原上游牧。奎蒙克塔斯哈喇号所部为嫩江科尔沁。从此，北起嫩江南至辽河这片土地始称科尔沁草原。明朝末年，科尔沁部已经发展成整个漠南蒙古的一个强部，其势力仅次于察哈尔部。察哈尔部乃成吉思汗嫡系后裔，其部落首领世袭蒙古汗位，因此，科尔沁部服属于察哈尔部。

最先踏上科左中旗这片土地的科尔沁蒙古人是莽古斯及其部众。

明万历二十一年（公元1593年）莽古斯、明安等曾随同翁阿岱参加了进攻努尔哈赤的古勒山大战，翁阿岱、莽古斯兵败被俘，努尔哈赤怀之以德，赐锦衣放归。后金天命九年（1624年）科尔沁部的首领们对努尔哈赤深怀感激，遂向努尔哈赤提出结盟要求。努尔哈赤遣巴克什、希福、库尔禅至科尔沁，在伊克唐噶哩坡（今科左中旗花吐古拉一带）双主刑白马乌牛盟誓，结成同盟。结盟之举，使科尔沁部可从努尔哈赤处寻得庇护，从而明目张胆地摆脱察哈尔的残暴统治。努尔哈赤实现了分化瓦解蒙古之步骤。

后金皇室与科尔沁部蒙古王公世缔国姻，互为嫁娶，以血缘关系为纽带，达到羁縻蒙古之目的。

公元1636年，漠南蒙古16部49台吉会聚盛京（今沈阳），同满汉贵族一道向皇太极奉上“博克达彻辰汗”尊号。皇太极称帝，改国号为清，敕封蒙古诸台吉。宰桑长子吴克善被封为卓哩克图亲王。同年，清廷在蒙古地区实行盟旗制度，派官员赴蒙地划定旗界、编造牛录、造丁册。确定本旗为科尔沁左翼中旗，直属朝廷蒙古衙门（后改为理藩院）管辖，受哲里木盟监督，盛京将军节制。有清以来，清廷对科左中旗蒙古贵族的封爵在内蒙古各旗中是最多的。旗首任扎萨克（旗长）为达尔罕巴图鲁亲王满珠习礼，末代扎萨克为达尔罕亲王那木济勒色楞，共经历十四代。

1912年，中华民国建立后，民国政府对蒙古地区袭用清代扎萨克制和封爵制，根据民国大总统颁布的《蒙古待遇条例》，科左中旗蒙古王公普遍晋升一级。

民国时期，科左中旗隶属于民国政府蒙藏院（后改为蒙藏委员会），受奉天都督管辖。

1932年，伪满洲国成立，科左中旗改称东科中旗，隶属于伪兴安南省（后改为兴安南省）管辖。伪满当局取消了蒙古王公的一切特权，以“土地奉上”名义将蒙古王公的土地全部收归“国”有。

1945年8月15日，日本宣布无条件投降，伪满洲国垮台。当年10月成立东科中旗自治政府，受东蒙自治政府兴安南地区行政公署管辖。

1946年，哲里木盟政府成立，东科中旗自治政府所在地巴彦塔拉同时也是哲里木盟政府驻地。

1946年4月，哲里木盟撤销，成立哲理木省，驻地仍在巴彦塔拉。两个月后哲理木省撤销，恢复哲里木盟建制。

1947年5月，内蒙古自治区人民政府成立，东科中旗自治政府改称东科中旗人民政府，隶属于内蒙古自治区人民政府哲里木盟管辖。由于当时处于战争环境，东科中旗随同哲里木盟先后由辽吉省和辽北省代管。

1949年9月，东科中旗不再由辽北省代管，归由内蒙古自治区管辖，同时恢复科尔沁左翼中旗称谓直至中华人民共和国成立至今。