乌兰木伦镇行政隶属内蒙古鄂尔多斯市伊金霍洛旗(简称伊旗),地处伊旗东南部,是伊旗金三角(阿勒腾席热镇-札萨克镇-乌兰木伦镇)核心发展区的重要组成部分,伊金霍洛国际机场位于本镇,铁路、公路等也非常方便。已形成集公路、铁路、航空于一体的立体交通网络,成为伊金霍洛旗草原旅游、鄂尔多斯旅游的重要交通枢纽。1993年前,乌兰木伦镇并未成为独立的建制镇,南北分属于伊旗布连乡和布尔台格乡。1993年,乌兰木伦正式确定为伊金霍洛旗的独立建制镇。2005年,按照全旗苏木镇机构改革要求,将原布尔台格乡、布连乡并入乌兰木伦镇。