Флаг Вагайского района утвержден Решением Думы объединенного МО Вагайский район от 24 ноября 2003 года №56. Согласно тексту Положения о флаге:

Статья 1. Флаг объединенного муниципального образования Вагайский район (далее флаг Вагайского района) представляет собой прямоугольное полотнище из трех равных по ширине горизонтальных полос: верхней -синего цвета, средней - красного цвета и нижней - зеленого цвета с наложением на них со стороны дерева прямоугольного равнобедренного треугольника белого цвета. По середине треугольника расположена эмблема зеленого цвета, которая в точности воспроизводит границы ОМО Вагайский район. Отношение ширины флага к его длине 2:3.

Использовано изображение флага на сайте Вагайского МО

Решением Думы Вагайского муниципального района от 27 апреля 2006 года № 176 "О внесении изменений и дополнений в Постановление Думы ОМО Вагайский район от 19.06.2003 № 37" в описании флага было уточнено название муниципального образования ("Вагайский муниципальный район" вместо "ОМО Вагайский район").

Уральской геральдической ассоциацией был предложен новый флаг района. Он был одобрен Решением Думы Вагайского Муниципального района от 18.11.2011 № 235 "О проектных вариантах Герба и Флага Вагайского муниципального района". Новый флаг Вагайского района утвержден Решением Думы Вагайского муниципального района от 23 декабря 2011 года №242 "О символике (гербе и флаге) Вагайского муниципального района". Согласно тексту Положения о флаге:

"2.1. Описание ФЛАГА:
Прямоугольное полотнище с отношением ширины к длине 2:3, состоящее из трех равных вертикальных полос - зелёной, синей и зелёной и несущее два стилизованных изображения кедров, выполненных желтым цветом и расположенных на границах полос; в нижней половине полотнища изображены белые полумесяц со звездой и равноконечный крест, перекрывающие изображения кедров в части стволов.
Обратная сторона аналогична лицевой.
2.2.Толкование символики ФЛАГА:
Кедры служат указанием на лесные богатства территории, в особенности, на кедрачи.
Полумесяц и крест символизируют собой историю заселения и освоения края сибирскими татарами и русскими переселенцами.
Ограниченное зелеными краями синее поле указывает на обилие водоемов и протекающую по территории района реку Иртыш".

По сообщению Б.Вольфова

Флаг внесён в Государственный геральдический регистр РФ под № 7528.