古代史志资料中对“河套”的地理范围记述最早的是《明史·地理志》。其对河套地理范围的叙述为：“西有奢延水，西北有黑水，经卫(按指榆林卫，今陕西榆林)南，为三岔川流入焉。又北有大河(按即黄河)，自宁夏卫(今宁夏银川)东北流经此，西经旧丰州西，折而东，经三受降城南，折而南，经旧东胜卫(今呼和浩特托克托县)，又东入山西平虏卫(今山西朔州平鲁区)界，地可二千里。大河三面环之，所谓河套也。”又据顾炎武《天下郡国利病书》卷116《河套地广袤略》曰：“河套东至山西偏头关地界，西至宁夏镇地界，东西二千余里；南自边墙，北至黄河，远者八九百里、六七百里，近者二三百里，惟皇甫川稍近，川南焦家坪两岸夹山，冰先合后泮，及娘娘滩、羊圈子渡口，交冬冰坚，故边人率其众，或自坪，或自滩入套。”据上，明代河套所指是这样一个地区：黄河经今宁夏北流至内蒙古巴彦淖尔市磴口与临河之间，以乌加河为主干道东折，然后流经包头、托克托县，再南折流往山西河曲、保德，呈“几”字形，形似套状，故称河套，包括鄂尔多斯高原及后套平原、前套平原。这个范围，实际指历来习称的“河南地”，南限于明代长城。

图片来源：王天顺《河套史》

民国陕西通志馆排印的《河套图考》一书，记录和绘制了自秦代以来之1934年河套地区的区域范围和地图。秦代，河套北至长城以南，西至甘肃庆阳，南至上郡（今陕西东北部）；汉代，河套北至长城以南，东至固阳县，西至甘肃庆阳，南至上郡；魏晋周时，河套北至北河南岸（今乌加河南岸），东至固阳县，西至盐州（今宁夏盐池县），南至上郡；隋唐时期，河套北至北至北河南岸（今乌加河南岸），东至东受降城（今托克托县南），西至盐州（今宁夏盐池县），南至绥州（今陕西绥德县）；宋代，河套北至北至北河南岸（今乌加河南岸），东至辽东胜州（今托克托县和准格尔旗东北部），西至宁夏全部，南至陕西米脂县；金元时，河套北至北至北河南岸（今乌加河南岸），东至辽东胜州及云内州（固阳县、土右旗、土左旗一带），西至宁夏全部，南至陕西绥德县；明代，河套北至北至北河南岸（今乌加河南岸），东至东胜卫（今托克托县和准格尔旗东北部），西至宁夏，南至陕西；清代，河套北至乌加河，东至准格尔旗东北，西至宁夏以东（不包括宁夏），南至边墙；民国时期，河套北至阴山以南，东至清水河厅（今清水河县）、山西偏头关、山西河曲县，西至宁夏以东（不包括宁夏），南至边墙。民国时期，大河套，北至长城，南至湖北界，西南至四川界，西至甘肃，东至山西，东南至河南界。

以上图片来源于曹志高编著的《河套印迹》

清末以前，黄河流入河套平原，从今磴口县布隆淖的西北处分为南北两支，南支是支流，水不大，郦道元《水经注》中称南河（《水经注》载：“河水又北，屈而为南河出焉”），北支是主流，称北河（《水经注》载：“河水又屈而东流，为北河”），又称河水，是当时的黄河。大约唐代以后，乌兰布和沙漠不断东侵，使河床不断抬高，促使黄河改道加速。至于何时改道，有两种说法，一说是在清代同治、光绪年间，一说是在道光30年（1850年），上游被乌兰布和风沙淤断30余里，黄河主流被迫南迁变“南河”为主流，逐渐形成今日之黄河河道，北河断流后改称乌加河。

贾兰坡所著的《河套人》中，对河套的地理范围表述为：“黄河由甘肃省银川市（即宁夏）往北流，至临河县之南而东转，到托克托地方又南南泄。这一段黄河形成了一个套环，套环以内的地区，名为河套。”又说：“河套过去的行政区域，是指黄河弯曲以内及长城以北的地区而言。”此处他所说的长城是指明长城，而他在书中所记载的遗址，也有在明长城以南的，也列于河套之内，统归为河套遗址。

王天顺《河套史》一书所论述的河套地理范围为北纬37°5′～41°2′，东经106°～112°，地跨今内蒙古、宁夏、陕西三省区，略涉晋北沿河偏关、河曲等县，总面积13.2万平方公里。这个范围以自然综合体的特征可分为银川平原的引黄灌区、后套平原、鄂尔多斯高原、三湖河平原（巴彦淖尔市乌拉特前旗和包头市西部）和土默川平原（前套平原）。

《河套历史地理新探》的作者艾冲认为，“河套”地域实际应包括其基本区域（河套高原）和外延区域（河套外侧支流区域）。他指出，“河套”的基本范围指黄河河道从西、北、东三面围绕的高原地域，南以白于山、大罗山等分水岭毗邻黄土高原，是中国诸多高原之一，他将这一基本区域称之为“河套高原”，民间称“鄂尔多斯台地”。他认为“河套”的外延区域范围，即指从西、北、东三面围绕河套高原的黄河河道外侧支流流经地区，包括其西方贺兰山东侧的宁夏平原、北方阴山南侧的后套平原和前套平原、东方吕梁山西侧的黄河支流区域在内。