通辽历史悠久，文化灿烂。是中华民族红山文化和府河文化的发祥地之一。至今仍有燕长城、晋代、辽代古墓壁画、元代佛塔、清代宫殿等历史文化古迹。是清朝国母孝庄文皇后、清代著名高僧葛林沁、民族英雄伽达默尔的故乡。它被誉为中国黛安艺术之乡、中国版画艺术之乡、中国民歌和民间艺术之乡、中国马王之乡、中国红辣椒之乡。
通辽，位于祖国的北部，历史悠久，是蒙古族的发祥地之一。早在5000年前，人们就开始在科尔沁草原生活。大约3000年前，这里的古代居民已经进入奴隶社会。根据夏家店下层文物和生活用具的考古发现，确认通辽土地第一代居民为东湖人和山戎人。春秋时期，燕国在河北省和辽宁省(即现在的通辽中南部地区)交界处修建的燕长城遗址，在奈曼旗和库伦旗仍清晰可见。这证明最迟在春秋中期，东胡人就已经揭开了通辽古文明的序幕。后来东胡被燕国打败，秦朝统一中国后，通辽中南部地区归辽东郡和辽西郡管辖，成为秦国的一部分。
西汉初年，匈奴统治了包括通辽在内的大漠南北广大地区，其后是匈奴控制的东胡族后裔鲜卑和乌桓。
汉武帝时三次出兵匈奴并取得胜利，拉近了通辽与内地的距离，极大地促进了这一地区生产力的发展和繁荣。
东汉末年，鲜卑族首领谭石怀统一鲜卑各部落，建立了包括大漠南北广大地区在内的部落军事联盟。科尔沁草原也是军事同盟的一部分。
南北朝时期，鲜卑科尔沁草原上出现了一个新的民族契丹，这个民族已经生活了近500年。自4世纪中叶以来，丹族一直在西拉木伦河和老哈河流域游牧。唐初形成部落联盟，受唐朝控制。隋唐时期，整个通辽处于以契丹为都督的中原王朝的统一控制之下。各民族经济文化交流的广度和深度大大超过了以往任何时期，进入了一个新的发展阶段。到了辽代，通辽的畜牧业已经非常发达了。金朝建立后，通辽在行政上归北京路黄林府管辖。公元1206年，成吉思汗统一蒙古各部，建立蒙古帝国，通辽纳入蒙古帝国版图。元代通辽属辽阳银行大宁路管辖。
明代蒙古高原统一后，通辽归“三卫”管辖，大部分归“扶余卫”管辖。16世纪末，努尔哈赤称帝，改国号为大金，通辽基本被大金控制。
清朝将过去的部落制改为盟旗制，并于清朝崇德元年(1636年)建立哲里木盟。哲里木盟是第一个统一的盟，当时包括4个部、10个旗。后来清政府陆续在蒙古王公贵族的封地设立办事处、州县，哲里木盟基本上归长春、昌图、洮南管辖。在清代，哲里木盟在政治、军事和经济上都发挥了重要作用。
1912年中华人民共和国成立后，哲里木盟十旗归北洋政府蒙藏院管辖，同时受东三省监管和控制。
满洲国时期(1932-1945年)，哲里木盟更名为兴安南省、兴安南省、兴安南地区，分别隶属于兴安局、蒙古政治部、兴安总省。
解放战争时期，哲里木盟先后更名为哲里木省、哲里木盟，分别隶属于东蒙人民自治政府、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，撤销哲里木盟建制，其县市归内蒙古东部地区行政公署管辖。1954年4月，撤销内蒙古东部地区行政公署，恢复哲里木盟建制，辖区不变。1969年7月，哲里木盟划归吉林省。1979年7月，哲里木盟回归内蒙古自治区。
1999年10月，撤销地级哲里木盟建制，设立地级通辽市，辖科尔沁区、霍林郭勒市、科尔沁左翼中旗、科尔沁左翼后旗、开鲁县、库伦旗、奈曼旗、扎鲁特旗。科尔沁区是市政府所在地，是全市的政治、经济、文化中心。