Хилокский район образован в 1926 году. В 1932-35 гг. район временно упразднялся. В 2004 году муниципальное образование "Хилокский район" обрело статус муниципального района. В его составе созданы городские поселения Могзонское и Хилокское, а также несколько сельских поселений. Законом Забайкальского края от 28 декабря 2024 года муниципальный район "Хилокский район" преобразовано в Хилокский муниципальный округ.

Флаг Хилокского района утверждена решением Совета муниципального образования "Хилокский район" от 4 июля 2024 года № 29.139. Описание флага:

"Прямоугольное полотнище зелёного цвета с отношением ширины к длине 2:3, на котором воспроизводятся фигуры из герба муниципального района «Хилокский район», выполненные с заменой геральдических серебра и золота соответственно белым и жёлтым цветами".

Вилообразный крест с выемкой обозначает место соединения линии Забайкальской ж/д с долиной реки Хилок и место стыковки при строительстве ж/д; ель – окружающие леса и леспромхозы; гора – местные горные хребты, а также священная гора.

Флаг внесён в Государственный геральдический регистр РФ под № 14969.

Материалы геральдического архива В.Маркова (Санкт-Петербург).