Ольгинский район образован в 1926 году. В 2004-2022 годах существовало муниципальное образование Ольгинский муниципальный район, затем - муниципальный округ.

Флаг Ольгинского муниципального района утвержден Решением Думы Ольгинского муниципального района от 30 апреля 2019 года № 29-НПА. Флаг внесен в Государственный геральдический регистр РФ под № 12451. Cогласно тексту Положения о флаге:

"Флаг района представляет собой прямоугольное полотнище с отношением ширины к длине 2:3, воспроизводящее композицию герба муниципального района с заменой геральдических серебра, лазури и червлени соответственно белым, голубым и красным цветами.
Оборотная сторона флага района является зеркальным отображением его лицевой стороны".

Материалы геральдического архива В. Маркова. Текст документа прислан В. Пермяковым.

В 2023 году Ольгинский муниципальный район преобразован в Ольгинский муниципальный округ, при этом все входящие в муниципальный район городские и сельские поселения утратили статус муниципальных образований. Как административно-территориальная единица Ольгинский район сохранился.