Флаг Района повторяет по композиции его герб - на синем полотнище изображена главная фигура Большого герба района (элемент герба князей Острожских), у древка жёлтая зубчатая полоса. Флаг утвержден решением Кагарлыкского районного совета от 26 сентября 2003 года № 105-10-XXIV.

Использованы материалы сайта "Геральдическая палата"

По данным книги "Украина. Гербы и флаги" (парлам. изд-во, 2010 г.) и книги С. Беша "Флаги Украины" (2021 г.) флаг Кагарлыкского района утвержден 23 декабря 2003 года.