唐朝初，今杭锦后旗境属丰州，隶关内道；唐贞观中改隶九原郡；唐总章和开元时，属丰州永丰县（治所在今临河区境内）辖地。五代十国时期，今旗境属契丹辽统治地区。宋、辽、金、夏时期，从西夏开运元年（1034）起，今旗境属西夏（党项族）所置黑山威福军司（治兀剌海城，今乌拉特中旗西南境）管辖地。元朝，今旗境属兀剌海路（治所兀剌海城，今乌拉特中旗中南部）管辖区域，隶属甘肃行省。

明朝初属宁夏卫，隶陕西统领。明天顺六年（1462）以后，蒙古几部相继入套，后成为鄂尔多斯部统辖地。清顺治六年（1649），编鄂尔多斯右翼后旗（杭锦旗），其区域包括今杭锦后旗的大部分地区，隶伊克昭盟（今鄂尔多斯市）。清同治年间，内地移民垦植农业，选择地势较高、土质肥沃的地方建村，形成本地村名的特点是“××圪旦”“××圪梁”等。清光绪二十九年（1903），清政府设置五原厅后，今旗境由五原厅和杭锦旗蒙汉分治。