Флаг города Узловая и Узловского района утверждён Решением Узловской Думы № 7-51 от 17 июня 2002 года. Флаг внесён в Государственный геральдический регистр под № 995.

Прямоугольное зеленое полотнище с соотношением сторон 2:3, воспроизводящее горизонтально развёрнутые фигуры из герба муниципального образования «город Узловая и Узловский район.

Композиция флага символизирует железнодорожный узел станции Узловая. Три плеча креста символизируют железнодорожные ветки на Ряжск, Елец и Тулу. Колесо "показывает ритм движения поездов, определивших судьбу города и района".

По материалам сайта "Союза геральдистов России"

Решением Собрания представителей МО Узловский район от 21 июля 2015 года № 38-255 утверждено Положение о флаге муниципального образования Узловский район. При этом решение Думы города Узловая и Узловского района от 17.06.2002 г. признано утратившим силу. Согласно новому Положению:

2.1. Описание флага Узловского района:
«Прямоугольное двухстороннее полотнище зеленого цвета с отношением ширины к длине 2:3, воспроизводящее горизонтально развёрнутые фигуры из герба Узловского района, выполненные белым и желтым цветом».
2.2. Рисунок флага Узловского района приводится в приложении 1, являющемся неотъемлемой частью настоящего Положения.
2.3. Обоснование символики флага Узловского района.
Флаг составлен на основании герба Узловского района и по своему содержанию повторяет все его фигуры и символизируют Узловский район, его жителей как тружеников, привносящих огромный вклад в экономическое, культурное, духовное развитие Тульской области.
Станция Хрущевская Ряжско-Вяземской ж.д. основана в 1873 г. как железнодорожный узел трех направлений на Ряжск, Елец, Тулу, и с самого ее основания, жители поселка при станции и железнодорожники, сначала в обиходе, а затем и в документах называли станцию Узловой. Эта «народная сметливость» определила и значение станции, и официальное ее переименование в 1877 г. на Узловую - это и показано в гербе тремя серебряными, сходящимися в центре полосами – геральдическим вилообразным крестом. По названию станции назван и район.
Белый цвет (серебро) – символ совершенства, благородства, чистоты, веры, мира.
Колесо - символ вечного движения и развития, аллегорически показывает ритм движения поездов, определивших судьбу города и района.
Желтый цвет (золото) в геральдике символизирует богатство, справедливость, уважение, великодушие.
Зелёное поле герба аллегорически показывает природу района.
Зеленый цвет в геральдике означает здоровье, стабильность, процветание, достаток.
2.4. Авторская группа герба:
идея: Сергей Бондаренко (Узловая) и Константин Мочёнов (Химки);
обоснование символики: Галина Туник (Москва);
компьютерный дизайн: Юрий Коржик (Воронеж).

Текст Решения предоставлен В. Пермяковым.

После муниципальной реформы были образованы муниципальные образования в составе Узловского района. Флаг 2002 года остался за Узловским муниципальным районом.