周朝之前，屬於狄人的匈奴人（歸屬存在爭議）生活在河套。戰國後期時期，趙國的趙武靈王把版圖延伸到陰山山脈，設立了雲中郡，位於土默川平原東部。秦朝統壹中原後，派蒙恬率十萬大軍將匈奴逐出河套，遷徙3萬戶到那裏戍邊，設雲中、九原兩郡。秦末移民都返回中原。
西漢時，前127年，漢武帝派衛青出雲中擊敗匈奴的樓煩、白羊二王，占領“河間”，即河套。大臣主父偃上疏建議在河套築城以屯田、養馬，作為防禦和進攻匈奴的基地。漢武帝接受這壹建議，當年即置朔方郡（今內蒙古巴彥淖爾市磴口縣）和五原郡（今包頭西）。前125年置西河郡（今陜西府谷西北）。河套地區還包括之前的雲中郡和定襄郡，以及北地、上郡的北部。當時的人們引黃河灌溉，當地農業迅速發展，經濟繁榮。
東漢時，歸附漢朝的匈奴人被安置在河套。之後魏晉南北朝時，河套地區是北方多個政權爭奪的重地。唐朝時這裏被重新農墾，唐詩中有“賀蘭山下果園成，塞北江南舊有名”的詩句。北宋時河套被西夏和遼朝所分別占有。在元、明、清時，河套以畜牧為主。清朝後期陜西、山西的壹部分人遷到塞外，河套地區開始成為西北最重要的農業區。抗戰時期，國軍將領傅作義屯守於此，興修水利。中華人民***和國成立之後這裏的農業得到了進壹步的發展。
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