木壘地處古絲綢之路新北道和草原絲綢之路的交匯處。

西漢時期，西域有36個國，蒲類國為其中之一，木壘為蒲類國后國（今巴里坤縣為蒲類國前國）。

唐貞觀十四年（640），唐王朝統(tǒng)一了西域各國，在木壘設(shè)蒲類縣，屬庭州管轄。

清代，木壘定名為“穆壘”，乾隆三十八年（1773年）設(shè)鎮(zhèn)西府（今巴里坤），府瞎奇臺，木壘屬奇臺。

清光緒二十二年（1896年），清政府在木壘設(shè)置警備衙門。

民國6年（1917年），木壘設(shè)縣佐，仍屬奇臺。

民國19年（1930年），木壘正式建縣，定名為木壘河縣，隸屬迪化行政長官公署第一行政區(qū)。

1930年，木壘設(shè)為縣。

因縣城西傍木壘河，故定名為木壘河縣。

時轄英格堡區(qū)、西吉爾區(qū)、東吉爾區(qū)、平頂山區(qū)、水地渠區(qū)、白楊河區(qū)等六個區(qū)（鄉(xiāng)約制），有鄉(xiāng)若干，管理各鄉(xiāng)村之民政事務(wù)。

1944年以后，木壘河縣改設(shè)有木壘鎮(zhèn)，轄4個保；西寧鄉(xiāng)，轄6個保；游牧鄉(xiāng)，轄4個保。

1949年9月26日，新疆和平解放，從此，木壘進入了一個新的歷史時期。

1950年3月1日，木壘建立了人民政權(quán)：木壘河縣人民政府，隸屬迪化專員公署。

隨著社會主義建設(shè)和生產(chǎn)的不斷發(fā)展，木壘河縣的行政區(qū)劃也多次改變。

1950年建政時，木壘河縣下設(shè)城關(guān)區(qū)、西寧區(qū)、游牧區(qū)，共轄15個鄉(xiāng)，1個城關(guān)街，1個行政村。

1954年行政區(qū)劃調(diào)整時，將原來的3個區(qū)劃分為5個區(qū)，以序命名，1-5區(qū)。

依照黨的民族區(qū)域自治的政策，由政務(wù)院批準，撤消木壘河縣，于1954年7月14日成立了木壘哈薩克自治區(qū)，設(shè)自治區(qū)人民政府。

1955年2月14改稱為木壘哈薩克自治縣，設(shè)人民委員會。

1957年，開展了撤區(qū)并鄉(xiāng)的區(qū)劃工作。

撤銷了1個農(nóng)業(yè)區(qū)（二區(qū)），合并了7個鄉(xiāng)。

撤區(qū)并鄉(xiāng)后，全縣共轄15鄉(xiāng)（包括東城直屬鄉(xiāng)）1鎮(zhèn)。

1958年5月，烏魯木齊專員公署撤銷，木壘哈薩克自治縣劃歸昌吉回族自治州。