通辽市历史悠久，是蒙古民族的发祥地之一，也是红山文化和富河文化的发祥地。早在五千多年前，科尔沁草原就已经开始有人类生息。大约三千年前，这里的古代居民已进入了奴隶社会。春秋之前是东胡和山戎之地。春秋时，市境南部为燕国所辖。秦统一六国后，市境中南部属辽东郡与辽西郡管辖。汉朝时为匈奴地。东汉末属鲜卑地。南北朝时期，契丹渐渐取代了鲜卑。

隋、唐之际，通辽在以契丹人为地方长官的中原王朝的统一控制之下。契丹建立辽国后，属辽国。后为金国取代。公元1206年，成吉思汗统一蒙古各部，通辽属蒙古。元朝，通辽归辽阳行中书省大宁路管辖。明朝统一蒙古高原后，通辽属“三卫”所辖之地，大部分属“扶余卫”管辖。16世纪末，努尔哈赤称帝，改国号为“大金”，史称后金。通辽基本上受后金所控制。清崇德元年（1636年）建哲里木盟。

1912年中华民国成立以后，哲里木盟10旗归北洋政府蒙藏院管辖，同时受东三省监督和节制。伪满洲国时期（1932年至1945年）哲里木盟先后改称兴安南分省、兴安南省、兴安南地区，分别隶属于兴安局、蒙政部、兴安总省。解放战争时期，哲里木盟先后改称哲里木省、哲里木盟，分别隶属于东蒙古人民自治政府、兴安省、辽西省、辽吉省、辽北省。

1949年4月，哲里木盟划归内蒙古自治区。1953年3月，哲里木盟建制撤销，所属各旗县市归内蒙古东部区行政公署管辖。1954年4月，内蒙古东部区行政公署撤销，哲里木盟建制恢复，管辖范围与撤销前相同。1969年7月，哲里木盟划归吉林省。1979年7月，哲里木盟复归内蒙古自治区。1999年10月，撤销地级哲里木盟建制，成立地级通辽市。市政府驻科尔沁区。

通辽市是清代国母孝庄文皇后和清代名将僧格林沁、民族英雄嘎达梅林的故里。通辽市有“中国安代艺术之乡”、“中国版画艺术之乡”、“中国民歌曲艺之乡”、“中国马王之乡”和“中国红干椒之乡”等美誉。