Le origini dell'Ogliastra vanno ricercate nelle tracce dei primi insediamenti umani che risalgono probabilmente al Neolitico e sono state rinvenute all'interno delle grotte del Supramonte di Baunei, anche se il primo in assoluto è il ritrovamento nella Grotta di Corbeddu (Oliena) di alcune ossa di un cervo (Praemegaceros cazioti) risalenti a circa 20.000 anni fa, i segni ritrovati sulle ossa indicano con certezza l'intervento dell'uomo.
Il culto pagano dei popoli prenuragici è testimoniato dai vari reperti megalitici come i Menhir e le Domus de Janas (Case delle fate) che sono stati rinvenuti nella zona. Il territorio inoltre presenta centinaia di monumenti nuragici a testimonianza di una notevole concentrazione di popolazioni nella regione. Il nuragico medio è caratterizzato, oltre che dalla ricca documentazione materiale, dalla diffusa presenza di monumenti di varia funzione: nuraghi a tholos semplici o complessi, tombe di giganti, pozzi e fonti sacre. La scelta dei luoghi per la loro costruzione è indicativa di un'attenta analisi, che ha privilegiato luoghi dominanti su rilievi vulcanici o sedimentari, affacciati sulle depressioni principali, che costituivano importanti vie di transito, o le aree di pianura più prossime alle principali sorgenti. Inoltre alcune scoperte archeologiche nel territorio mostrano come gli antichi abitanti ogliastrini fossero un popolo orientato ai contatti culturali. La popolazione nuragica alla quale si attribuisce questo sviluppo è denominata Ilienses (o Jolaenses).
A partire dal VII° secolo a.C. la zona venne occupata prima dai Fenici in maniera amichevole e successivamente dai Punici che fecero una vera e propria invasione militare. In seguito, nel III° secolo a.C. dai Romani, popolo che riuscì a potenziare i pochi approdi ma che non riuscì a colonizzare le zone dell'interno data la resistenza dei sardi e le asperità del territorio.
Nel basso Medioevo la situazione è poco chiara date le tante e diverse vicende politiche che travagliarono la regione già prima del 455 d.C., anno in cui la Sardegna venne occupata dai Vandali e quindi, bruscamente separata dall'Impero Romano. A questo avvenimento seguì la lontana e difficoltosa amministrazione bizantina, che dal X °secolo, sfociò nell'istituzione dei quattro Giudicati sardi, piccoli regni autonomi.
Dal X all'XI esistette anche il Giudicato di Agugliastra che confinava a nord con il Giudicato di Gallura e a sud con il Giudicato di Cagliari. Questo giudicato è l'unico di cui si hanno notizie certe dei tanti piccoli giudicati che esistettero in Sardegna nel primo medioevo e che affiancavano i quattro giudicati più importanti e noti ossia il giudicato di Torres , Arborea , Cagliari e Gallura. Il giudicato di Agugliastra venne presto assorbito dal giudicato di Cagliari seguendone le sorti. Durante la dominazione pisana, all'inizio del XIV secolo, questo piccolo giudicato ogliastrino fu rifondato per un breve periodo per poi scomparire definitivamente.
Nel 1323 i pisani dovettero arrendersi alle truppe aragonesi e ufficialmente nel 1326 Pisa, firmando il trattato di pace, cedette i suoi domini a Giacomo II d'Aragona. L'amministrazione feudale venne affidata alla casata dei Carroz, prima con il titolo di Conte e poi con quello di Marchese.
Fra il XIV e il principio del XVIII secolo, passa sotto la dominazione spagnola, in questo periodo degne di nota sono le numerose scorribande dei Saraceni, che a bordo di velocissime navi portavano i loro attacchi saccheggiando i centri costieri e l'immediato entroterra.
Dopo una breve dominazione austriaca, arrivarono i duchi di Savoia che dal 1720 al 1861 restarono al governo del Regno di Sardegna e durante questo periodo le millenarie foreste furono rase al suolo nel giro di alcuni decenni per produrre carbone e traversine per ferrovie e miniere.
Nel 1801, Lanusei diviene capoluogo dell'omonima provincia che cominciava dalle pendici orientali dei monti della Barbagia e giungeva a quelli dei Sette Fratelli, arrivando, in tal modo, a poca distanza da Cagliari. Confinava, quindi, con le province di Nuoro, di Busachi, di Isili e di Cagliari. Si componeva dei tre dipartimenti denominati Agugliastra, Cirra e Sàrrabus, con superficie complessiva di 2270 Kmq. Il capoluogo apparteneva alla regione Agugliastra, denominazione, passata poi in Ogliastra, tuttora conservata. Dal 1927 il territorio ogliastrino viene inglobato nella provincia di Nuoro per poi tornare alla naturale conformazione amministrativa, riconquistata finalmente, nel 2001.