1958年7月，巴彦淖尔盟人民委员会改称巴彦淖尔盟行政公署，作为内蒙古自治区人民委员会的派出机构，不再行使一级地方政权的职能。盟行政公署驻地由巴彦浩特市迁驻磴口县三盛公镇(今巴彦高勒镇)。同月，河套行政区建制正式撤销，所辖旗县划归巴彦淖尔盟。至1966年4月，巴彦淖尔盟行政公署先后设有办公室、人事处、民政处、民族宗教事务处、公安处、农业局、畜牧局、林业局、水利局、气象局、农牧场管理局、工业交通局、经济委员会、地质局、轻工业局、邮电局、计划委员会、统计局、机构编制委员会办公室、物资局、建设局、财贸委员会办公室、财税局、商业局、外贸办事处、工商行政管理局、粮食局、文教处、体育运动委员会、广播电台、科学技术委员会、卫生处、供销合作社等工作部门。时辖阿拉善旗(1961年，阿拉善旗分为阿拉善左旗和阿拉善右旗)、额济纳旗、杭锦后旗、乌拉特前旗、乌拉特中后联合旗、五原县、临河县、磴口县、乌达市。