Als sich nach der Saale-Eiszeit vor etwa 100 000 Jahren das Eis des Gletschers nördlich der Senne zurückzog, entwickelte sich eine unwirtliche Kältesteppe. Erste Siedlungsspuren finden sich erst in der Übergangsphase von der Jungsteinzeit zur Bronzezeit.
Im Mittelalter wird die Senne vor allem als Weidelandschaft genutzt. Erst im der frühen Neuzeit entwickelt sich das typische westfälische Heidebauerntum, welches durch folgende Nutzungsformen, die sie gegenseitig ergänzten oder förderten, gekennzeichnet war:
Schafhaltung wurde des Fleisches und der Wolle wegen betrieben, aber auch, weil die Schafe durch den Verbiss der Heide ihr Wachstum förderten und gleichzeitig Spinnenweben zwischen den Heidesträuchern zerstörten.
Dies kam der Bienenzucht entgegen, die dem Menschen Honig, Wachs und Honigbier garantierte. Die Bienen bestäubten wiederum die Heidepflanzen und ermöglichten ihr somit eine weitere Verbreitung durch Samen.
Die früheren Bewohner der Senne schälten ganze Heidesoden (so genannte Heideplaggen) ab, um sie zunächst als Einstreu in ihren Tierställen zu verteilen. Waren sie nach einiger Zeit gut mit tierischem Dung versorgt, wurden sie schließlich als wertvoller Dünger auf die nährstoffarmen Äcker ausgebracht, auf denen Roggen, Buchweizen, Kartoffeln und Rüben angebaut wurden.
Bei den heutigen Heideflächen in der Senne handelt es sich also nicht um ursprüngliche Natur, sondern um eine von Menschenhand gestaltete Kulturlandschaft.
Wir gehen heute davon aus, dass die Heideflächen im 18. Jahrhundert ihre größte Flächenausdehnung hatten. Doch aufgrund der Jahrhunderte andauernden Bewirtschaftung traten auch Schäden in der Landschaft auf: Erosion auf den offenen Sandflächen, Sandverwehung und Dünenbildung waren eine Folge der Landnutzung. Nicht ohne Grund wurde die Senne in der Vergangenheit auch „Wüste Senne“ genannt.
Aber erst billige Wollimporte aus Neuseeland und Australien führten zunächst zu einem deutlichen Rückgang der Schafhaltung in der Senne. Und die Entwicklung des Kunstdüngers bedingte schließlich den allmählichen Rückgang der Plaggenwirtschaft zu Beginn des 20. Jahrhunderts.
Auch vor dem Hintergrund, dass große Flächen in der Senne (trotz Einsatz des Kunstdüngers) für eine ertragreiche Landwirtschaft eher ungeeignet waren, beschloss das Kriegsministerium des deutschen Reiches 1890, in Bereichen der Senne einen Truppenübungsplatz einzurichten.
Bis 1892 wurden etwa 5000 ha im Süden des heutigen Platzes aufgekauft; 1937 wurde das Gelände um nördlichere Flächen erweitert. Senne-Bewohner mussten ihre Höfe aufgeben und mit Haustenbeck wurde bis 1939 sogar ein ganzes Dorf ausgesiedelt.
Nach Beendigung des Krieges und der Übernahme des Truppenübungsplatzes durch die Britische Rheinarmee wurde der Platz aufgrund moderner Schießtechnik nochmals vergrößert, bis er 1974 im Wesentlichen seine jetzige Größe von etwa 11 300 ha erhielt.
Seither wurde der Truppenübungsplatz ständig modernisiert und gilt gegenwärtig in Fachkreisen als einer der besten militärischen Übungsplätze der Welt. Zeitgleich können in der Senne bis zu 5000 Soldaten für den Ernstfall trainieren.
Im Frühjahr 2002 wurde in Sennelager zudem ein Trainingszentrum fertig gestellt, in dem computersimulierte Gefechte durchgeführt werden können, ohne die Flächen des Übungsplatzes nutzen zu müssen.