उलान बतोर में पुरापाषाण काल के मानव बसाहट के प्रमाण हैं। इसकी स्थापना १६३९ में एक मठ के रूप में वर्तमान के उलान बतोर से लगभग २५० कि॰मी॰ दूर अभी के ऊवूखांगाई प्रान्त में की गयी। चलित मठ शहर के रूप में, आपूर्ति और अन्य जरूरतों की मांग के अनुसार, इसे कई बार सेलेन्गा नदी, ओरख़ोन नदी और तूल नदी के किनारे कई स्थानों पर ले जाया गया। जैसे-जैसे शहर बढ़ता गया इसका स्थान का परिवर्तन कम हो गया। १७७८ में नगर इसके वर्तमान स्थान पर बस गया। अपने वर्तमान स्थल में अवस्थित होने से पूर्व उलान बतोर ने पिछले ३५० सालों में बीस से भी ज्यादा बार अपना स्थान बदला। उलान बतोर १९९० में हुए आंदोलन का केन्द्र था, जिसके कारण मंगोलिया में लोकतंत्र और बाजार अर्थव्यवस्था की स्थापना हुई।

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