清代属黑龙江将军呼伦贝尔副都统衔总管（后为呼伦贝尔副都统）辖区。

1901年（清光绪二十七年），中东铁路（东清铁路）西部线建成，因是从俄国进入中国东北地区（当时惯称“满洲”）的首站，故名“满洲里站”，俄语为“满洲里亚”，音译成汉语变成了“满洲里”。

1903年（清光绪二十九年），设满洲里铁路交涉分局。

1909年10月（清宣统元年九月），黑龙江行省于满洲里正式设置胪滨府，1912年1月被废止。1920年2月，复设胪滨县。中华民国时期，1923年4月，将满洲里铁路交涉分局改为满洲里市政分局，隶属东省特别区管辖。东北沦陷后，1933年1月，伪满取消胪滨县，设满洲里办事处。

1936年1月，改为满洲里市政管理处，1940年改为满洲里街。1941年1月，改为满洲里市，隶属兴安北省管辖。1943年10月，改隶兴安总省管辖。1945年“九三”抗日战争胜利后，隶属呼伦贝尔地方自治政府。

1949年4月，隶属内蒙古自治区呼纳盟。1953年4月，改由内蒙古自治区直辖。1954年5月，改隶呼伦贝尔盟。

1969年7月，与呼伦贝尔盟一起划归黑龙江省管辖，仍隶呼伦贝尔盟。1979年7月，划归内蒙古自治区管辖，仍隶呼伦贝尔盟。

2001年10月10日，撤销呼伦贝尔盟设立地级呼伦贝尔市，呼伦贝尔市代自治区人民政府管辖满洲里市。

2012年被列为首批国家经济开发开放试验区，隶属于内蒙古自治区政府。

2013年满洲里市扎赉诺尔矿区以呼伦贝尔市扎赉诺尔区备案，由满洲里市代管。