兩漢時(shí)為卑陸、劫國(guó)地，屬車師后部，隸西域都護(hù)府和戊己校尉。

晉屬鐵勒。

隋屬西突厥。

唐設(shè)置輪臺(tái)城，隸北庭大都護(hù)府。

宋為高昌回鶻轄境。

元屬別失八里元帥府。

明代為厄魯特蒙古和碩特部游牧地。

清初為衛(wèi)拉特蒙古準(zhǔn)噶爾部所據(jù)。

清乾隆二十三年(1758)在南關(guān)一帶筑土城；二十五年(1760)設(shè)烏魯木齊同知，隸安西道；三十年(1765)，接土城北垣筑新城，命名迪化，俗稱漢城，又稱紅廟子；三十六年(1771)設(shè)烏魯木齊參贊大臣；三十七年(1772)在迪化城西北筑八旗兵新城，乾隆賜名鞏寧城(俗稱老滿城)；三十八年(1773)改參贊大臣為烏魯木齊都統(tǒng)，改安西道為鎮(zhèn)迪道，改迪化同知為直隸迪化州，駐鞏寧城。

同治三年(1864)鞏寧城毀于戰(zhàn)亂。

光緒十年(1884)新疆建��；十二年(1886)升迪化直隸州為迪化府，仍隸鎮(zhèn)迪道，下設(shè)迪化縣。

同年，迪化城擴(kuò)建，省、迪化府及迪化縣治所均設(shè)在迪化城。

1913年，撤迪化府，保留迪化縣，隸迪化道。

1929年，迪化道改為迪化行政區(qū)，轄迪化、乾德(今米泉)、奇臺(tái)、昌吉、呼圖壁、阜康、孚遠(yuǎn)(今吉木薩爾)、綏來(lái)(今瑪納斯)、木壘河、鄯善、哈密、鎮(zhèn)西(今巴里坤)12縣。

1938年，吐魯番、托克遜2縣劃入迪化行政區(qū)。

1943年，改為迪化督察專區(qū)。

1945年設(shè)迪化市。

1949年12月，成立迪化市人民政府，全市設(shè)7區(qū)。

1954年，迪化專區(qū)改名烏魯木齊專區(qū)，迪化市改名烏魯木齊市。

1956年烏魯木齊市所轄7區(qū)合并為3城市區(qū)(一區(qū)、二區(qū)、三區(qū))、1郊區(qū)、1工礦區(qū)、1工礦鎮(zhèn)。

1957年，一區(qū)改名天山區(qū)，二區(qū)改名多斯魯克區(qū)，三區(qū)改名沙依巴克區(qū)。

1958年，烏魯木齊專區(qū)撒銷。

1959年，烏魯木齊縣劃歸烏魯木齊市，同年市郊區(qū)并入烏魯木齊縣。

1960年，天山區(qū)與多斯魯克區(qū)合并為天山區(qū)。

1961年，成立水磨溝區(qū)和頭屯河區(qū)，增設(shè)新市區(qū)。

1970年，自治區(qū)直屬的吐魯番、托克遜2縣劃歸烏魯木齊市。

1971年，設(shè)南山礦區(qū)。

1975年，吐魯番、托克遜2縣劃入吐魯番地區(qū)，烏魯木齊市轄6區(qū)、1縣。

1987年設(shè)東山區(qū)。

2002年撒南山礦區(qū)，增設(shè)達(dá)坂城區(qū)。

2007年昌吉回族自治州所轄米泉市與東山區(qū)合并，設(shè)立烏魯木齊市米東區(qū)。