历史文献记载，
青海一带远古时期是羌人分散居住的地方，相传是炎帝姜性的别种。戎人其活动范围很广，东起陇东，西迄黄河源头，南至川西一带，西北达新疆中部，逐水草而居，以游牧为主。
夏禹时（公元前21世纪初）属雍州，即包括今陕西、宁夏、甘肃以及青海东部地区。
西汉时，北方的匈奴与湟中（今西宁古河湟一带统称为湟中地）的羌人联合，攻占河西走廊，阻塞了中原与西域的交通。
汉武帝元狩二年（公元前121年），遣骠骑将军霍去病率骑兵出陇西，攻祁连，击破匈奴右地，恢复了东西交通。汉王朝为了巩固这一新的战略地区，开拓河湟，列置河西四郡。又在今西宁城址修西平亭，设兵驻防。同时，在今大通长宁修了城堡，在附近开始了小规模屯垦，以补军需。
汉宣帝神爵元年（公元前61年），派后将军营平侯赵充国率兵来古湟中（今黄河上游、湟水和大通河流域，古称“三河间“），实行“军事屯田“，曾开通大通到张掖的通道。
西晋武帝太康元年（公元280年）增设长宁县，由西平郡管辖，后又归西都县（从临羌县分置）管辖。
西晋末年（公元310年前后），鲜卑慕容氏吐谷浑从今辽宁省迁徙到阴山、陇山，逐渐经甘肃南部，进人青海湖环湖地区，兼并羌人等大片土地，建立了吐谷浑王国，管辖青海的广大区域，前后达350年之久。
公元317年，西晋灭亡后，南北分裂，前凉、后凉曾先后控制过青海东部。
十六国时，鲜卑族秃发乌孤建立南凉王国（公元397一414年），曾以西平（今西宁，后迁都乐都）为首府。大通地区归南凉管辖。
南凉灭亡后，北魏、北周曾分别管辖过该地。
隋炀帝大业四至五年（公元608一609年），派裴矩经营西域，
击败吐谷浑，可汗伏允率众逃入雪山（积石山南）。从此，自西平、临羌以西，且末（在今新疆）以东，祁连以南，雪山以北，皆为隋有，大通地区也回归中央政权的统一管辖。
唐高宗龙朔三年（公元663年），吐蕃灭吐谷浑，控制了整个河陇地区。大通地区由吐蕃统治，为时达200年之久。
公元960年，北宋建立后，吐蕃势衰，西夏兴起，于公元1004年成立夏国，建都银州，逐渐占有宁夏、甘肃、青海、新疆诸地。因宋朝致力于防御西夏威胁，厮啰在今西宁建首府青唐城，取代了吐蕃的统治，控制青海地区，达南城亦为厮啰管辖。
宋哲宗元符二年（1099年），宋军进入湟水流域，占青唐城，改名鄯州。
宋徽宗崇宁二年（1103年），收复达南城，改名大通城。
公元1127年，金灭北宋后，南宋时期一百年内，金和西夏交替统治青海东部地区。
十三世纪初，蒙古贵族兴起，先后灭西夏和金，公元1271年建立元朝，进而灭南宋（1279年），统一中国。设置西宁、贵德二州及吐蕃朵甘思等处。在河州（今甘肃临夏）设置吐蕃宣慰使都元帅府。
今大通（包括今门源县）在其管辖范围内。
公元1368年，元朝灭亡，明太祖洪武三年（1370年），明朝军事力量进入青海地区。
洪武六年（1373年），改西宁州为西宁卫，属陕西行省都指挥使司，继元制，封授土司。西宁卫共封十六家土司。当时大通地区有陈土司（子明），管辖十四个寨堡。土司府建在今长宁乡宋家庄。
洪武十九年（1386年）长兴侯耿炳文率修筑西宁城。同时，从河州、凉州、南京等地移民徙户，在大通河一带，垦荒辟地，开沟修渠，引水灌田，种植粮食，蔬菜等，从此大通地区逐渐发展繁荣起来。
明世宗嘉靖十五年（1536年），河套蒙古贵族吉囊及其后裔屡进犯西宁、大通、互助等地。明末，大通为蒙古贵族麦力干所据。清世祖顺治十年（1653年）麦力干在大通城大营宫室，使其长子南力木居之。
清世宗雍正元年（1723年），青海蒙古亲王罗布藏丹津联络郭莽（今大通广惠寺）、郭隆（今互助佑宁寺）等寺喇嘛叛清，攻西宁城和北川（今西宁郊区及大通外川）。
清世宗雍正二年（1724年），清政府调川陕总督年羹尧，四川提督岳钟琪统兵征讨，削平边患，廓清河湟。当时年羹尧曾派兵攻进两寺，“歼其众而焚其寺“。
雍正三年（1725年），为进一步加强清王朝集权统治，又增设军政设施，在设西宁府及西宁县的同时，设大通卫，并筑大通（今门源县城）、永安（今祁连县境）、白塔（今大通城关镇）三城，分兵驻守。大通城置总兵官，并左右游击，辖永安、白塔二营，属西宁府管辖。
乾隆九年（1744年），经西宁道杨应琚和大通卫守备官孙捷联名详请，卫署迁白塔。
乾隆二十六年（1761年）改大通卫为大通县。从此白塔城成为大通县治所在地。
1957年10月，大通县人民政府从城关镇迁至桥头镇。
1985年11月6日，国务院批准撤销大通县，并于1986年7月10日在原行政区域内建立了大通回族土族自治县至今。