东晋十六国时期，后赵九年（327）时，今乌拉特中旗中南部属后赵（羯族石氏）朔方郡辖地，中北部属代（鲜卑拓跋氏）统治；前秦建元二年（366）时，今旗境中南部属前秦（氐族苻氏）朔方郡辖地，中北部属代统辖区；前秦建元十八年（382）时，今旗全境属前秦五原郡地；后秦皇初二年（395）时，今旗境中南部属后秦羌族朔方郡地，中北部属魏统辖区。夏龙昇三年（409），今旗境中南部属夏（匈奴铁弗赫连氏）统辖地，中北部属北魏政权统治地。北朝时今旗境为北魏沃野镇镇戍地；西魏大统十二年（546）时，今旗境阴山南属西魏沃野镇辖区；北周建德元年（572）时，今旗境阴山以南属北周（宇文氏）永丰镇辖地，阴山以北属突厥族游牧政权辖地。