Верхнетоемский район был впервые образован в 1924 году. Административный центр - село Верхняя Тойма.

Флаг Верхнетоемского района Утвержден Решением Собрания депутатов муниципального образования «Верхнетоемский муниципальный район» от 7 сентября 2018 г. № 2. Флаг внесен в Государственный геральдический регистр РФ под № 11979.

2.1. Флаг Верхнетоемского муниципального района представляет собой прямоугольное полотнище с соотношением ширины к длине 2:3, состоящее из двух горизонтальных полос: верхней зеленого цвета, шириной 3/4 ширины полотнища, и нижней синего цвета; в центре полотнища – опрокинутый равнобедренный треугольник белого цвета, основание которого прилежит к верхнему краю полотнища и составляет 1/2 длины полотнища, а вершина прилежит к середине нижнего края полотнища; в центре треугольнике – Святой Великомученик Георгий Победоносец в виде пешего воина, стоящего прямо, в одеяниях красного цвета с отделкой зеленого и желтого цвета, сапогах желтого цвета, с копьем черного цвета в правой руке, с круглым щитом желтого цвета, выходящим из-за спины к древку, колчаном красного цвета на правом боку и с левой рукой, возложенной на рукоять прикрепленного меча красного цвета.

2.2. Обоснование символики флага Верхнетоемского муниципального района.
Флаг разработан на основе герба Верхнетоемского муниципального района и отражает неразрывную связь особенностей района и основы его экономики, природных богатств.
Основу составляет фигура стоящего Святого Георгия - наиболее почитаемого населением района Святого. Об особой любви к этому Святому свидетельствует тот факт, что в период с 16 по 20 века имя Святого Георгия носили 7 церквей (в Вершинской волости, 1672 года постройки; в с. Вознесенское и Юмиже Афанасьевской волости, 1767 и 1750 годов постройки; в Горковской волости, 1680 года постройки; Ягрышской волости, 18 век; Семеновской волости, 1685 года постройки); две церкви имели престолы его имени: Покровская Ерогодская в Корниловской волости, 1808 года постройки; Ягрышская Николаевская, 1818 года постройки. Кроме того, во всех волостях имелись Георгиевские часовни; в одной только Верхнетоемской их было четыре. Святого Георгия население района может считать своим покровителем.
Красный цветок – важнейший элемент и характерная особенность пучужской росписи прялок - самобытного художественного промысла, распространённого на территории района с древних времен вплоть до 30-х годов 20 века, возрождаемого в настоящее время мастерами декоративно-прикладного искусства. Изображение красного цветка на гербе призвано служить напоминанием о красоте верхнетоемской земли и одарённости её жителей, символизировать вечно возрождающуюся жизнь.
Червлень (красный) – символ храбрости, мужества и неустрашимости. В одежде и на гербовом щите это еще символ княжеского достоинства. Святой Георгий – покровитель великих князей в Древней Руси.
Зелень – символ надежды, радости, изобилия. Зеленый цвет - символ природного богатства района, главным составляющим которого является лес и населяющие его животные и птицы.
Лазурь – символ красоты, мягкости, величия. Синий цвет – символ возвышенных устремлений, искренности и добродетели. Голубой цвет символизирует реку Северную Двину – важную транспортную артерию района, по которой доставляются грузы; осуществляются перевозки пассажиров; река дает населению рыбу. Название притока Северной Двины - реки Верхней Тоймы и центра района – села Верхняя Тойма – переводятся с древнеиндийского языка санскрита как «состоящая из воды».

По сообщению В. Маркова. Текст документа прислан В. Пермяковым

В 2021 году Верхнетоемский муниципальный район преобразован в Верхнетоемский муниципальный округ (все сельские поселения в его составе утратили муниципальный статус). При этом район как административно-территориальная единица сохранен.

После преобразования муниципального района в муниципальный округ решено, что округ будет пользоваться существующими гербом и флагом района, это оформлено Решением от 21 января 2022 года № 3. Описание флага сохранилось неизменным:

2.1. Флаг Верхнетоемского муниципального округа представляет собой прямоугольное полотнище с соотношением ширины к длине 2:3, состоящее из двух горизонтальных полос: верхней зеленого цвета, шириной 3/4 ширины полотнища, и нижней синего цвета; в центре полотнища – опрокинутый равнобедренный треугольник белого цвета, основание которого прилежит к верхнему краю полотнища и составляет 1/2 длины полотнища, а вершина прилежит к середине нижнего края полотнища; в центре треугольнике – Святой Великомученик Георгий Победоносец в виде пешего воина, стоящего прямо, в одеяниях красного цвета с отделкой зеленого и желтого цвета, сапогах желтого цвета, с копьем черного цвета в правой руке, с круглым щитом желтого цвета, выходящим из-за спины к древку, колчаном красного цвета на правом боку и с левой рукой, возложенной на рукоять прикрепленного меча красного цвета".