1911年辛亥革命爆發後，出現蒙古獨立運動，庫倫的第八世哲布尊丹巴呼圖克圖等在俄羅斯帝國的支持下，宣布脫離清朝統治，建立「大蒙古國」。1913年俄羅斯與中國北洋政府簽訂《中俄聲明》。聲明規定：俄羅斯承認中國宗主權，為中國領土的一部分，中國承認外蒙古自治。中國承認外蒙古對科布多的管轄，同時不得在外蒙古派駐軍隊，不得移民。1915年6月7日中俄蒙三方在恰克圖簽定《中俄蒙協約》，將此聲明具體化。據此，同年6月9日，外蒙古宣布取消「大蒙古國」的獨立。1917年俄國革命爆發後，蘇俄忙於內戰，無暇東顧，外蒙古王公向北洋政府求援，情願撤銷自治，恢復清代外蒙古舊製。1919年，北洋政府以皖係將領徐樹錚為西北籌邊使兼西北邊防軍總司令，派兵佔據外蒙古。
徐樹錚駐兵外蒙古後，無視外蒙古當地的文化宗教傳統而強行改革，招致外蒙古人民的強烈民族情緒，從而引發新一輪的獨立運動，其中以求助於白俄軍援的哲布尊丹巴的傳統宗教派和求助於蘇俄軍援的蒙古人民黨的新興共產派這兩大民族獨立勢力，都將中國北洋政府的軍隊視為侵略者。1921年2月11日，恩琴指揮的俄國白軍攻入庫倫，驅逐中國守軍；同年3月18日蘇赫-巴托爾、喬巴山領導的軍隊擊敗買賣城的中國守軍。蘇俄軍隊於同年5月開進外蒙古，與蒙古人民軍一道於7月6日進入庫倫，擊敗恩琴的白俄軍隊，中國軍隊被逐出外蒙古。此後，蘇聯將唐努烏梁海改組為獨立的唐努-圖瓦人民共和國；1944年直接併入蘇聯，成為俄羅斯蘇維埃聯邦社會主義共和國的一個自治共和國。
1921年7月11日，外蒙古組建君主立憲政府。1924年哲布尊丹巴活佛逝世之後，外蒙古政府於11月26日宣布廢除君主製，成立蒙古人民共和國。定都庫倫，改城名為烏蘭巴托。外蒙古第二次獨立後，中國北洋政府及接續的南京國民政府對蒙古的獨立地位始終未予承認。1928年，國民政府在行政區域上將外蒙古改為蒙古地方。直至1945年8月14日中國國民政府簽署《中蘇友好同盟條約》，雙方外交部長的換文聲明：第一，「最多三個月足為完成（蘇軍從東北）撤退之期」；第二，「如外蒙古之公民投票證實此項願望，中國政府當承認外蒙古之獨立」。
1945年10月20日，外蒙古就獨立問題進行全民投票。這次投票是在蒙古人民革命黨和蒙古人民共和國小呼拉爾主席團領導和具體組織下進行的，雖然名義上國民政府派出全權代表、內政部次長雷法章觀察。據當時蒙古人民共和國中央投票委員會公布：「全國投票擁護蒙古人民共和國的國家獨立的有487,409票，即全部參加公民投票的人數的100%，投反對票的一個也沒有。[9]1946年1月5日，中華民國政府發布公告，正式承認其獨立國家地位。[10]
1953年，已經遷往台灣的中華民國政府宣布廢止《中蘇友好同盟條約》，單方麵撤回對外蒙古獨立的承認。在黨國時期台灣所出版的中華民國全圖上，例如國民大會秘書處自民國68年（1979年）5月至民國80年（1991年）10月所編的《會議實錄》所附的《中華民國全圖》，仍宣稱法理的中華民國疆域包括外蒙古。[11]但是1961年蒙古加入聯合國，中華民國放棄使用否決權，這使得1953年控蘇案的成果毀於一旦。
1990年之後，李登輝主政下的中華民國政府默認蒙古國的客觀存在；2002年民進黨執政後，進一步於蒙古國設立代表處，並在外交部網站的各國介紹中加入蒙古國[12]，至此再次承認外蒙古獨立。而蒙方亦於2003年在台北市設立代表處。
2012年5月21日行政院大陸委員會發表新聞稿，表示「民國35年我國憲法製定公布時，蒙古（俗稱外蒙古）獨立已為我政府所承認，因此，當時蒙古已非我國憲法第4條所稱的『固有之疆域』。」[13]正式否定外蒙古為中華民國法定領土，重申蒙古為一個主權國家。至此中華民國在實際與法理上均已徹底揚棄對外蒙的聲索。目前台灣市麵上所發售的中國地圖和世界地圖，均已將外蒙古排除在中國之外作為獨立國家標示，教科書亦然。包含外蒙古在內的「中華民國全圖」（俗稱「秋海棠」）則已相當罕見或不再發行。
