春秋战国时期，塞族人在这里游牧。
秦未至西汉初，是西域三十六国之一的蒲类国。
汉代初期，乌孙人在这里游牧。
汉宣帝本始2年（前72），汉王朝应乌孙之请，派五位将军（田广明，赵充国、田顺、范明友，韩增）领兵15万伐匈奴。
匈奴大败，蒲类归属于汉。
西汉神爵三年（前59），蒲类受西域都护府管辖。
东汉永平十七年（前74），汉明帝派遣窦固，耿忠统兵到天山，大破匈奴。
永元三年（前91），班超出任西域都护，占据蒲类的匈奴臣服于汉，蒲类归西域都护府所管辖。
东汉永元五年（93），匈奴反叛，任尚率兵于匈奴在蒲类海边大战，任尚立碑纪功。
东汉永建元年（126），汉长史班勇率兵击败匈奴，蒲类为汉西域长史管辖。
汉永建六年（131），蒲类受伊吾司马管辖。
东汉永和二年（137），敦煌太守裴岑率领3000郡兵，击败匈奴，诛杀匈奴呼衍王于蒲类海边。
三国时蒲类属曹魏，改称“蒲陆”。
南北朝时蒲类属北魏。
隋唐时期仍称为“蒲类”。
唐太宗贞观十四年（640），设置蒲类县，属庭州，为三等县，辖2乡，县域包括巴里坤湖以西的今木垒县的广大区域。
巴里坤湖以东草原当时被称为“甘露川”，唐驻军筑城屯垦。
宋代蒲类属“伊州”（今哈密）管辖。
元为别失八里东境，被称为“巴尔库尔”。
明末为准噶尔的游牧地。
康熙五十六年（1717），清廷派靖逆将军富宁安率兵进驻巴尔库尔，募兵屯田。
雍正七年（1729）后，清将威信公岳钟琪两次驻军巴尔库尔，“相度地势，建筑城垣“。
雍正十三年（1735），将巴尔库尔音译为”巴里坤“。
乾隆年间，巴里坤等地在行政上曾一度归甘肃省布政司管辖。
乾隆三十八年（1773），在巴里坤设镇西府，领宜禾，奇台两县，军事方面属伊犁将军节制。
1779年，撤镇西府改为镇西直隶厅，直属镇（镇西）迪（迪化）道管辖。
原来所属两县的建制，奇台县划归迪化州领辖、宜禾县撤销，其他由镇西厅治理。
光绪十年（1884），新疆正式建省，镇西厅属镇迪道。
1913年国民政府撤镇西厅，设镇西县。
1928年县公署改县政府，县知事改为县长，县下设乡，改乡约为农官。
1954年10月1日巴里坤哈萨克自治区（县级）成立，1955年2月改称为巴里坤哈萨克自治县。