元代时期,旦马乡境域为西凉府所辖。
明正统三年(1438年),为古浪守御千户所辖。
清代时期,由凉州卫管辖。
1950年5月,为天祝自治第五分乡。
1952年12月,为旦马乡,沙马乡,属第五。
1958年12月,属祁连公社。
1959年2月,划给肃南县;同年8月,又划归天祝藏族自治县。
1962年7月,分为旦马,细水,沙马公社和旦马牧场。
1968年10月,3公社合并为旦马公社。
1971年12月,划入武威县。
1981年12月,又划归天祝藏族自治县。
1983年5月,撤销公社,牧场,设旦马,土塔,沙马乡,属祁连。
1985年10月,为旦马乡。