Омутинский район образован на основании постановления ВЦИК от 10 июня 1931 года из 8 сельсоветов Ламенского района, 10 сельсоветов Новозаимского района и 13 сельсоветов Юргинского района в составе Ишимского округа Уральской области.

Включал 31 сельсовет: Агаракский, Бушуевский, Вагайский, Володинский, Вяткинский, Дмитриевский, Красноярский (в дальнейшем в разные годы назывался Красноярским и Большекрасноярским), Крутинский, Лабинский, Малокрутинский, Медвеженский, Некрасовский, Новодеревенский, Окунёвский, Омутинский, Плетнёвский, Плетнёвский, Ситниковский, Слободской, Солоковский, Солоновский, Сорокинский, Таповский, Токаревский, Томский, Хмелёвский, Червянский, Шабановский, Шаньгинский, Шипаковский, Юргинский. В связи с тем, что в районе оказалось 2 одноимённых сельсовета, Плетнёвский сельсовет, переданный из Новозаимского района, переименован в Южно-Плетнёвский, а переданный из Юргинского района — в Северо-Плетнёвский.

После ликвидации 17 января 1934 года Уральской области вошёл в состав Челябинской области.

25 января 1935 года — во вновь организованный Юргинский район переданы Агаракский, Бушуевский, Володинский, Вяткинский, Лабинский, Некрасовский, Новодеревенский, Северо-Плетнёвский, Соколовский, Таповский, Хмелевский, Шипаковский и Юргинский сельсоветы.

19 сентября 1939 года упразднены Малокрутинский, Медвеженский, Слободской и Южно-Плетнёвский сельсоветы.

14 августа 1944 года передан во вновь образованную Тюменскую область.

7 августа 1948 года образован р. п. Вагай.

17 июня 1954 года упразднены Дмитриевский, Окуневский, Сорокинский сельсоветы.

16 октября 1959 года упразднён Большекрутинский сельсовет. Большекрасноярский и Томский сельсоветы объединены в Красноярский.

3 декабря 1959 года районный центр с. Омутинское отнесено к категории рабочих посёлков. Омутинский сельсовет упразднён.

28 мая 1960 года Токаревский сельсовет переименован в Окуневский.

4 января 1961 года Солоновский сельсовет упразднён.

28 апреля 1962 года в состав района вошли Колесниковский, Новозаимский и Хорзовский сельсоветы, переданные из упразднённого Новозаимского района.

1 февраля 1963 года район укрупнён с включением в его состав территории упразднённого Юргинского района.

14 января 1963 года р.п. Вагай, Лебедёвка и Лесной переданы в административное подчинение Ялуторовскому горсовету.

29 сентября 1964 года населённый пункт Новый Тап отнесён к категории рабочих посёлков с административным подчинением Ялуторовскому горсовету. Новотаповский сельсовет упразднён.

12 января 1965 года сельский район преобразован в район и разукрупнён. В образованный Заводоуковский район переданы Колесниковский, Новозаимский, Сосновский и Хорзовский сельсоветы. р.п. Вагай и Омутинский переданы в подчинение Омутинскому райсовету.

15 сентября 1965 года Таповский и Вяткинский сельсоветы объединены в один Бельховский. Шаньгинский сельсовет переименован в Журавлёвский, Червянский — в Южно-Плетнёвский.

9 декабря 1970 г. Агаракский, Бельховский, Бучинский, Бушуевский, Володинский, Зоновский, Лабинский, Северо-Плетнёвский, Соколовский, Шипаковский и Юргинский сельсоветы переданы в Юргинский район.

23 июня 1992 года р. п. Вагай преобразован в село, образован Вагайский сельсовет.

17 марта 1993 года р. п. Омутинский преобразован в село, образован Омутинский сельсовет.

6 июля 1995 года Зимовье-Вагайский и Вагайский сельсоветы объединены в Вагайский сельсовет с центром в с. Вагай.