据专家考证，至少在距今7千年前的新石器时期，雅鲁河、绰尔河流域即已有人类活动。顺治年间，沙俄开始入侵黑龙江北岸广大地区，世代生活在那里的索伦（鄂温克）、达斡尔、鄂伦春等族人民被迫迁居嫩江流域。清政府将嫩江流域的达斡尔人编为3个“扎兰”（也称“甲喇”，满语，汉译为“参领”之意，清代正三品武官职，每个参领下辖5个佐，每个佐300人），将鄂温克人编为5个“阿巴”（鄂温克语，汉语译为“围场、猎场”之意），并派官员进行统辖。扎兰屯境内主要居住着鄂温克人，以狩猎为生。
康熙30年（1691年），清政府在3个“扎兰”、5个“阿巴”的基础上组建了布特哈（满语，汉语译为“渔猎、打牲”之意）八旗，将达斡尔、鄂温克、鄂伦春人编在八旗之内，在嫩江西岸宜卧后屯（今内蒙古自治区莫力达瓦达斡尔族自治旗尼尔基镇北）建立了总管衙门，管理八旗事务。扎兰屯境内雅鲁河畔的鄂温克人被编入了镶红旗，济沁河畔的鄂伦春人被编为正蓝旗，旗衙门合设在雅鲁河畔的扎兰屯，也称“扎兰衙门”，派“扎兰章京”（也称“甲喇章京”。“章京”为官职名，清代军职多称章京，为满语的音译，如参领被称为“扎兰章京”），坐镇扎兰屯，司掌两旗的军事、行政与司法事务。
中东（东清）铁路修通以前，这里山高林密，河流纵横，禽珍兽异众多，为历代北方少数民族栖息、游猎的理想之地。自清末实行垦荒政策及1903年中东铁路全线通车，大批流民自冀、鲁、豫、黑、吉、辽等地纷纷涌入，使扎兰屯地区人口逐渐增加，农、工、商各业初露端倪。
光绪二十年（1894年），清政府裁撤布特哈总管衙门，将其升为布特哈副都统，副都统由宜卧奇迁驻博尔多（今黑龙江省讷河市）。不久，裁撤旧92佐，新组建布特哈八旗，以嫩江为界，分设东西两路布特哈，东布特哈总管衙门驻博尔多，西布特哈总管衙门驻宜卧奇。扎兰屯境归属西路布特哈，驻“扎兰章京”衙门废止，改设官庄，专司收容、管理关内流入人口和垦荒事宜，编为军籍屯田。
民国四年（1916年）3月1日，为管理自行流入的垦荒农民和发展招垦事业，黑龙江省在现扎兰屯市境内的济沁河和扎兰屯分别设置稽垦局，“承总管之命，输垦务，以招徕佃户，督催垦辟，暨清理荒地谬葛，设法振兴街墓之事。”同时设置管理土地开放等行政事务的佐治局，专事土地开发及管理事务。
民国十四年（1926年）2月2日，济沁河、扎兰屯两稽垦局废止，改设雅鲁设治局（成立县条件尚不成熟，暂时设此机构，待条件成熟后改局为县），驻扎兰屯街，归属黑龙江省龙江道。此为现扎兰屯市境正式设治之始。
民国十七年（1929年）1月9日，雅鲁设治局改升为三等县，定名雅鲁县，归黑龙江省管辖，设雅鲁知事，县署驻扎兰屯街。同年2月15日雅鲁县公署改为雅鲁县政府，县知事改设县长，设县长、副县长、秘书长等职，下设总务科、行政科、财务科、建设科、产业科、警察局和扎兰屯街公所，并将辖区划分为三个区，第一区为扎兰屯街，辖11个乡；第二区为济沁河区，辖3个乡；第三个区为博克图区，辖2个乡。
日本帝国主义侵占东北并于1932年（大同元年）建立傀儡政权伪满洲国后，伪满洲国国务院设立兴安局，不久改为兴安总省，并开始实行省公署官制。6月5日，兴安总省在大兴安岭东麓扎兰屯地区设立兴安东分省，并在齐齐哈尔设立兴安东分省公署临时办公处。6月27日，裁撤雅鲁县，在原行政区设立布特哈左翼、右翼两旗，布特哈左翼旗驻扎兰屯，布特哈右翼旗驻博克图。1933年1月27日，兴安东分省临时办公处由齐齐哈尔移驻扎兰屯，在扎兰屯正式建立兴安东分省公署。5月10日，兴安东分省将布特哈左翼、右翼两旗合并，建立布特哈旗公署，同驻扎兰屯。兴安东分省下辖布特哈旗、阿荣旗、喜扎嘎尔旗、莫力达瓦旗和巴彦旗5个旗。公署内设省长、副省长、参事官等职，下设总务厅、民政厅、警务厅3个厅。兴安东分省还设有保安司令部，下辖3个团，总兵力约500人，主要承担维持地方治安、肃清土匪等任务。布特哈旗公署设旗长、副旗长、参事官等职，内设庶务、内务、开拓、警务4个科11个股，下辖恩和、乌尔吉、济沁河、博克图5个努图克（区）和扎兰屯办公处（街）。
