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。