原为东蒙古诸部、硕特西右后旗驻牧地。民国六年(1917年)设置都兰理事公署，隶甘肃省西宁道，民国十九年(1930年）改为都兰县。
1949年9月青海解放。同年11月成立都兰县人民政府（驻地察汗乌苏），辖今海西州全境，直隶省政府。1952年9月26日，撤销都兰县，设立都兰蒙藏哈萨克族自治区（县级，驻地察汗乌苏）。
1954年1月25日设立海西蒙藏哈萨克族自治区，自治区人民政府驻都兰蒙古族自治区察汗乌苏。辖都兰蒙古族自治区（由原都兰县自治区部分地区设置，相当于县级）、天峻藏族自治区（由原都兰县自治区部分地区设置，驻唐乃亥。相当于县级）、阿尔顿曲克哈萨克族自治区（1953年12月原都兰县郭里峁哈萨克族自治区改称阿尔顿曲克哈萨克族自治区，驻格尔木，相当于区级）。
1955年12月12日，海西蒙藏哈萨克族自治区改设海西蒙藏哈萨克族自治州，自治州人民委员会驻都兰县察汗乌苏。原都兰蒙族自治区改设都兰县（驻香日德镇）。1959年，海西蒙藏哈萨克族自治州人民委员会与柴达木行政委员会驻大柴旦合署办公，都兰县驻地由香日德镇迁察汗乌苏。
1999年末，都兰县面积49733平方千米，人口53329人，其中少数民族约占40％（根据青海省志），辖2个镇和7个乡。
2000年第五次人口普查，都兰县总人口57670人，其中：察汗乌苏镇17951人，香日德镇13400人，夏日哈乡5945人，热水乡3556人，沟里乡1358人，香加乡5086人，巴隆乡4462人，宗加乡1935人，诺木洪乡3977人。
2001年2月21日，青海省人民政府青政函[2001]11号文批复：撤销夏日哈乡，设立夏日哈镇。
2001年末，都兰县辖3个镇、6个乡，96个村（牧）委会。察汗乌苏镇驻察汗乌苏，辖上庄、上西台、下西台、东山根、种籽站、北园、西星、上滩东、上滩西、下滩、西河滩上、西河滩中、西河滩下、沙滩、西建、西庄、中庄、东庄。夏日哈镇驻夏日哈，辖沙珠玉、夏塔拉、河南、河北、果米、查查、新乐。香日德镇驻香日德，辖得胜、沙珠玉、察汗毛、上柴开、下柴开、中庄、柴兴、上柴源、下柴源、新源、新华、沱海、兴盛、永盛、联盛。热水乡驻东兰，辖智尕日、扎么日、赛什堂。香加乡驻立新，辖科学图、艾里斯台、傲包图、柯柯哈达、德布生、呼里木图、柯克沙、陶生湖、阿木尼、孟克台、全杰、红旗、团结、立新、向阳、先锋、前进、红星、科尔、幸福。沟里乡驻曲日昴，辖秀毛、热龙、智玉。巴隆乡驻可可托勒海，辖乌拉斯台、诺木洪、哈图、夏图、伊克高里、布洛沟、托托、科日牧业、科日农业、清泉、河西、三合、雅日哈图、新隆。宗加乡驻桑根洛克，辖农业村、西西、阿斯林、努日、纳木哈、布拉、沙日、托海、铁奎。诺木洪乡驻诺木洪，辖田格力、哈西哇、乌图、艾斯里金、路南、路北、诺木洪。
2003年末，都兰县总人口5.3万人。2005年，都兰县调整乡镇行政区划：1、撤销宗加乡和诺木洪乡，设立宗加镇，镇政府驻地设在原诺木洪乡政府驻地诺木洪，实行镇管村体制。2、将香加乡的幸福村划归香日德镇管辖。
