Huyện Ngọc Hồi được thành lập trên cơ sở chia tách 3 huyện: Đắk Glei, Sa Thầy, Đắk Tô theo Quyết định số 316-HĐBT của Hội đồng Bộ trưởng ngày 15 tháng 10 năm 1991, gồm 3 xã Đắk Xú, Pờ Y (Bờ Y), Sa Loong của huyện Sa Thầy, xã Đắk Ang của huyện Đắk Tô và xã Dục Nông của huyện Đắk Glei.[2]

Khi mới thành lập, huyện Ngọc Hồi có 5 xã: Đắk Ang, Đắk Xú, Dục Nông, Pờ Y, Sa Loong.

Ngày 17 tháng 10 năm 1991, thị trấn huyện lỵ Plei Kần được thành lập trên cơ sở tách từ xã Đắk Xú theo Quyết định số 514-TCCP.

Ngày 22 tháng 11 năm 1996, chia xã Dục Nông thành 2 xã Đắk Dục và Đắk Nông.

Ngày 8 tháng 1 năm 2004, thành lập xã Đắk Kan trên cơ sở 8.790 ha diện tích tự nhiên và 2.293 nhân khẩu của xã Đắk Xú, 250 ha diện tích tự nhiên và 635 nhân khẩu của xã Sa Loong.

Ngày 23 tháng 1 năm 2015, thị trấn Plei Kần được Bộ Xây dựng công nhận là đô thị loại IV[4].