Надымский район основан в 1930 году, его центром тогда было село Хэ. Поселок Надым основан вскоре после открытия газовых месторождений Медвежьего, Уренгойского и Ямбургского. В 1972 году посёлок Надым стал городом окружного подчинения, тогда же он стал центром района. Муниципальное образование "город Надым и Надымский район" создано в 1996 году. На территории Надымского района существовало три МО со статусом городского поселения: город Надым, посёлок Заполярный, посёлок Пангоды, и 6 муниципальных образований со статусом сельского поселения: село Кутопьюган, посёлок Лонгъюган, село Ныда, посёлок Правохеттинский, посёлок Приозёрный, посёлок Ягельный. В 2020 году Надымский (муниципальный) район преобразован в муниципальный округ, но при этом сохранено название "Надымский район".
C 1970-х годов существовал флаг Надыма с изображением Полярной звезды. В 1998 году он вместе с утвержденным гербом Надымского района был подан на экспертизу в Государственную герольдию, планировалось, что он станет флагом МО "город Надым и Надымский район". Но флаг был отклонен Герольдией, было рекомендовано утвердить флаг на основе герба района.
Изображение взято с сайта "Визитная карточка Надыма и Надымского района"
Флаг Надымского района утвержден Решением районной Думы МО Надымский район № 156 "Об утверждении флага муниципального образования Надымский район" от 25 декабря 2007 года. Описание флага:
"Флаг воспроизводит символику герба МО и представляет собой прямоугольное полотнище с соотношением ширины и длины как 2:3, на всю поверхность которого распространена композиция гербового щита МО, при этом сине-голубая (верхняя) полоса относится к зеленой (нижней) как 2:1, радиус красного полукруга - 7/15 ширины флага, высота белой фигуры с сине-голубым огнем внутри составляет 3/8 ширины полотнища, а ширина этой эмблемы - 3/10 длины полотнища. Оборотная сторона флага района является зеркальным отображением его лицевой стороны".
По сообщению А.Куприна ("БИАР", г.Москва). Текст документа из архива В. Маркова
"Верхнее и нижнее полукружья герба в национальной ненецкой мифологии символизируют два круга жизни - небесный и земной. Небесный - это справедливость, добро, память предков. Земной же олицетворяет человеческую сущность. Факел с тремя языками пламени отображает главное богатство недр Надымской земли - газ, как бы согревающий изнутри жилище ненцев - чум, увенчанный оленьими рогами". Красный цвет верхнего полукружья - символ солнца, жизнеутверждающей силы и красоты. Голубой цвет в геральдике герба символизирует честь, славу, истину и добродетель; зеленый - богатую сибирскую природу и здоровье.
Флаг Надымского района внесен в Государственный геральдический регистр РФ в 2007 году под № 3811.
В 2020 году муниципальное образование Надымский район преобразовано в муниципальный округ Надымский район. 24 сентября 2020 года принято Решение Думы Надымского района от № 15 "О переходе герба и флага муниципального образования Надымский район муниципальному округу Надымский район Ямало-Ненецкого автономного округа".