Door het aannemen van de Zuiderzeewet in 1918 werd besloten tot de aanleg en inpoldering van de Zuiderzee-/IJsselmeerpolders, het “plan Lely”. Om ervaring op te doen met inpolderen en het in cultuur brengen van gronden met een hoog zoutgehalte, werd eerst de Proefpolder Andijk aangelegd. Met de ervaringen die zijn opgedaan in deze proefpolder is de ontwikkeling van de Wieringermeer versneld. Omdat de Wieringermeer in de Zuiderzee was aangelegd, nog voor de Afsluitdijk werd gesloten, was de Noordoostpolder strikt genomen de eerste IJsselmeerpolder. Aanvankelijk was het de bedoeling om eerst de Markerwaard aan te leggen, maar door de slechte economische omstandigheden van de jaren dertig werd, na aanvankelijk te hebben gesproken over het afbreken van verdere droogmakerij, besloten om naar de andere kant van het IJsselmeer te gaan. Daar zou het waarschijnlijk makkelijker zijn om aspirant-boeren te vinden. Het achterliggende gebied was immers veel groter. Bovendien was de Noordoostelijke Polder, wat toen nog een dossiernaam was, veel kleiner en dus ook goedkoper in aanleg.

Op 2 februari 1936 werd met de voorbereidende werkzaamheden begonnen, en in 1937 werd de aanleg van in totaal 31,5 kilometer dijk aanbesteed. Op 3 oktober 1939 werd de dijk tussen Lemmer en Urk gesloten. Urk was voortaan geen eiland meer. In 1940 werd de dijk aan de zuidkant van de polder nabij Schokkerhaven gesloten, en kon het droogmalen beginnen.[bron?] De polder viel officieel droog op 9 september 1942. Nu was ook Schokland niet langer een eiland; Schokland lag voortaan in de polder. Doordat de zeebodem tegen de Overijsselse kant sterk opliep, kon daar al in 1941 een eerste oogst (rogge) worden binnengehaald.

De kersverse polder werd al snel een toevluchtsoord voor onderduikers, omdat de arbeiders waren vrijgesteld van de Arbeitseinsatz. Van de afkorting NOP (voor de Noordoostpolder) werd in die tijd gezegd dat die ook stond voor “Nederlands Onderduikersparadijs”. In totaal zouden er circa twintigduizend personen ondergedoken zijn geweest gedurende deze oorlogsjaren. In november 1944 werden bij een grote razzia ongeveer 1.800 pioniers en onderduikers opgepakt en via Vollenhove naar Meppel afgevoerd. De toenmalige landdrost Smeding heeft nog ongeveer de helft daarvan weten terug te halen, om zo de graanoogst nog te kunnen dorsen. Tot op de dag van vandaag zijn er nog zeker twee wegen in de polder terug te vinden die aan de onderduikers herinneren: de Onderduikersweg en het Onderduikerspad, in Espel/Creil.

Reeds in de Tweede Wereldoorlog werd begonnen met de bouw van boerderijen, in eerste instantie dezelfde typen als in de Wieringermeer. Deze staan voornamelijk aan de oostkant van de polder, meestal aan het begin van een weg. Omdat ze gebruikt werden om de polder in cultuur te brengen, heten deze boerderijen Cultuurboerderijen. Na de Tweede Wereldoorlog waren stenen en metselaars nog schaars; men maakte toen voor het eerst gebruik van prefab betonelementen. In 1947 begon de uitgifte van grond. De nieuwe boeren werden streng geselecteerd. Ze kwamen voornamelijk uit Friesland, Noord-Holland, en Zeeland (onder andere uit Walcheren dat in oktober 1944 door de geallieerden onder water was gezet). Na de watersnood van 1953 kwamen er nog veel boeren van Schouwen-Duiveland, Tholen en Zuid-Beveland over.

Bij de inrichting van de polder ging men uit van één centrale plaats (Emmeloord), en stervormige verbindingswegen naar tien kleinere dorpen. Deze vorm van inrichting is gedeeltelijk gebaseerd op de centrale-plaatsentheorie van de Duitse econoom en geograaf Christaller die deze in 1933 beschreef.[2] Bij het ontwerp van de Noordoostpolder ging men nog uit van kernen op fietsafstand, maar de opkomst van eerst de bromfiets en later de auto maakte deze planning tijdens de uitvoering al achterhaald. In Oostelijk Flevoland, drooggevallen in 1957, kon men daarom van een indeling op grotere schaal (kernen op auto-afstand) uitgaan, waardoor een aantal geplande dorpen kon worden geschrapt.

Tegenwoordig zijn de (snelweg) A6 tussen Lelystad en Joure en de (autoweg) N50 tussen Emmeloord en Kampen de voornaamste verbindingswegen.

Voor de nieuwe polder waren verschillende namen in omloop; zo werd in 1944 de naam Urkerland officieel vastgelegd, net als de namen van de dorpen. In de oorlogstijd werden overigens ook wel Schokkerwaard, Urkerwaard en Nieuw Schokland genoemd als alternatieve naam voor de polder.[3] In 1948 werd Noordoostpolder de officiële naam. Vanaf de instelling van de gemeente Noordoostpolder in 1962 tot de vorming van de provincie Flevoland in 1986, hoorde de polder bij de provincie Overijssel. Voor die tijd viel het gebied bestuurlijk onder het Rijk.

Op 1 november 2008 kreeg de Noordoostpolder er een dorp bij en het had daarmee het nieuwste dorp van Nederland: Schokland. Het voormalige eiland scheidt zich daarmee af van de kernen Ens en Nagele. Een nieuw ijkpunt in de geschiedenis van het voormalige eiland dat bijna in zee was verdwenen. Schokland bestaat uit niet meer dan vier huishoudens, een museum, een restaurant en de woning van de lichtwachter.

Op 1 januari 2019 werd de gemeente Urk aan de noord- en zuidkant uitgebreid met delen van de gemeente Noordoostpolder om het uitbreiden van het Urkerbos ten noorden en de aanleg van een bedrijventerein ten zuiden van de plaats mogelijk te maken.[4] Aangezien hierbij maar een klein aantal inwoners betrokken was werd Noordoostpolder niet betrokken in de gemeentelijke herindelingsverkiezingen van 2018.