Плесецкий район образован в 1929 году в составе Архангельского округа Северного края. В 1963-1965 гг. временно существовали Плесецкий сельский и Плесецкий промышленный районы. В 2004 году муниципальное образование в границах района получило статус муниципального района. В его составе образованы муниципалитеты 1-го уровня: городские поселения Плесецкое, Обозерское, Савинское и Североонежское и несколько сельских поселений. В 2021 году Плесецкий муниципальный район преобразован в Плесецкий муниципальный округ (все городские и сельские поселения в его составе утратили муниципальный статус). При этом район как административно-территориальная единица сохранен.

Флаг Плесецкого района разработан Олегом Алиевым, заслуженным членом Всероссийского Геральдического Общества. Флаг утверждён Решением Собрания депутатов МО "Плесецкий муниципальный район" № 316 от 4 июня 2008 года. В основу флага положен герб района:

"В зеленом поле золотые ворота с распахнутыми створками внутри которых золотой лось на лазоревой (голубой, синей) оконечности обремененной тремя волнистыми укороченными серебряными поясами. В вольной части герб Архангельской области. Щит увенчан золотой муниципальной короной о четырёх зубцах".

Рисунок взят с сайта МО "Плесецкий район"

Флаг внесен в Государственный геральдический регистр РФ под № 5569.