夏、商、周時期，屬烏孫。
秦朝時期，為大月氏領地。
西漢初年，為匈奴牧地。
西漢元狩二年（前121年），驃騎將軍霍去病入居延收河西，史籍始見“居延”（匈奴語，同今日蒙古語“乞顏”，意為“隱幽”），筑遮虜障，設居延都尉、居延農都尉、河渠司。
其時可由張掖河乘船直抵居延海。
西漢太初三年（前102年），置居延都尉府，后又置“張掖居延屬國”，治居延縣。
東漢建安末年，改立西海郡，曹魏、西晉、前涼、前秦、后涼、西涼承制。
唐朝時期，設安北都護府和寧寇軍。
西夏時期，設黑水鎮(zhèn)燕軍司，但所在地不詳。
額濟納即西夏語“黑水”之意。
元太祖二十一年（1226年），歸屬蒙古帝國。
元至元二十三年（1286年），設亦集乃路總管府。
明洪武十七年（1384年），宋晟率兵攻下亦集乃，置亦集乃舊城，后又在肅州與亦集乃湖中間設立了威虜衛(wèi)、白城子守御千戶所、威遠守御千戶所，連接亦集乃舊城。
清康熙三十七年（1698年），西遷的土爾扈特貴族阿拉布珠爾來中國西藏禮佛，五年后從西藏返回時，因土爾扈特汗國和準噶爾汗國交惡，歸路被阻，因此請求內附清朝。
康熙皇帝下令將嘉峪關外、阿爾金山以東劃為其牧地。
清雍正七年（1729年），阿拉布珠爾之子丹忠因牧地狹窄，請求移居額濟納河流域，翌年獲得清廷批準，從此額濟納一帶成為土爾扈特人的牧地。
清乾隆十八年（1753年），設置額濟納舊土爾扈特特別旗。
民國元年（1912年），直屬國民政府蒙藏委員會，由寧夏護軍兼轄。
民國十七年（1928年）11月，隸屬寧夏省政府管轄。
民國三十八年（1949年）9月，額濟納旗和平解放，初由甘肅省酒泉專署代管。
1951年2月，歸寧夏省直轄。
1954年11月，初由張掖專署代管。
同年同年11月30日，改隸酒泉專署。
1956年6月1日，劃歸內蒙古自治區(qū)巴彥淖爾盟。
1969年9月9日，劃歸甘肅省酒泉地區(qū)。
1979年7月1日，劃歸內蒙古自治區(qū)。
1980年5月1日，隸屬內蒙古自治區(qū)阿拉善盟。