沽源地名最早起源于上古时期的夏商周王朝。历史文化十分悠久，但却因战乱频繁，所以，导致沽源的地名曾出现过断档。原来，作为自古以来的边塞之地，沽源经常处于一种中原王朝和少数民族政权犬牙交错，轮流统治的状态，进而出现了地名的多次变更。
第一次改名叫鬼方。原因是到了夏商周后期，沽源属于鬼方管辖。鬼方是夏商周后期当时居住于我国西北方的少数民族，伴随着其势力的成长，逐渐占领了沽源一带。而这在《汲冢周书》《易经》《山海经》《古本竹书纪年》《史记 殷本纪》《小盂鼎》等书中都有明确记载。
第二次改名叫戎狄。戎狄是古代华夏族对西北地区少数民族的统称（即北狄和西戎的合称）。等到了后来，他们的势力又开始逐渐增长，于是，很快便又干掉了鬼方人，占领了沽源。
第三次改名叫东胡。东胡是春秋后期及战国时期，在我国北方出现的一个少数民族。但是，正所谓万事万物都处于变化之中，这个少数民族后来同样逐渐强大了起来，于是，他们就出兵将戎狄人击败，占领了沽源。
沽源在辽代是沽源古代历史上较为辉煌的时期。公元904年九月，沽源逐渐成为了契丹人的游牧区。接着，公元909年，辽国皇帝耶律阿保机又在今天的沽源小河子一带设立了羊城，并修建了一个特别大的贸易市场。
公元929年6月，当辽太宗耶律德光偶然来到凉陉（沽源一带）后，便爱上了沽源。于是，他在很长一段时间里，都住在了沽源。此后，在他的影响下，就连萧太后也开始年年在沽源避暑狩猎，并专门建造了一座避暑凉殿（包括梳妆楼）。而此殿也正如《辽史-地理志》中记载所记载的那样：“炭山，又谓陉头，有凉殿，承天皇后（萧太后封号）纳凉于此。山东北三十里有新凉殿，景宗纳凉于此，唯松棚数茎而已”。
从1166年开始，金世宗完颜雏每年都到这里游幸避暑，1168年他把这条川更名为金莲花滩，不久简称金莲川。1200年前后，在此北数公里的水泉淖附近建避暑宫殿——景明宫，同时在其北面建造城池，修筑长城。从此，这一带又成了金代诸皇帝的避暑狩猎的必至之地。
1251年，蒙古大汗派皇弟忽必烈总治漠南，在此北数公里的小宏城设幕府，即“金莲川幕府”，总管漠南军国庶事。1260年3月。忽必烈当上皇帝之后，这里是元上都的腹地，是大都（北京）至上都（蓝旗）巡幸的必经之路。
每年农历四月，元朝皇帝从大都出发，经沽源县偏岭（段木梁）过牛群头驿（石头城遗址），宿白海行宫（小宏城遗址），经昔宝赤驿站（马神庙遗址）到达上都。每到白海行宫时都要举行狩猎、等活动款待随从大臣。
1280年8月将幕府扩建成察汗淖儿行宫，号西凉亭。其声望仅次于开平府（现蓝旗）的东凉亭，1281年夏，意大利旅行家马可•波罗到上都拜谒忽必烈，经过这里有一段十分精彩的描述，游记中写道：“这里有一座美丽的城市，名为察罕脑儿，大汗在这里建造一座宏伟的行宫，常常喜欢驻跸于此，由于城市的周围有许多湖泊和河流环绕，因而是各种天鹅群集的地方。这里还有一片美丽的草原，成群的鹤、雉、鹧鸪和各种飞禽飞来这里栖息，平原上可猎的禽兽非常丰富，大汗用白隼和鹰围猎……这座城市附近有一道山谷，大群的鹧鸪、鹌鹑经常飞到这一带游息……”。
