两汉时为卑陆、劫国地,属车师后部,隶西域都护府和戊己校尉。
晋属铁勒。
隋属西突厥。
唐设置轮台城,隶北庭大都护府。
宋为高昌回鹘辖境。
元属别失八里元帅府。
明代为厄鲁特蒙古和硕特部游牧地。
清初为卫拉特蒙古准噶尔部所据。
清乾隆二十三年(1758)在南关一带筑土城;二十五年(1760)设乌鲁木齐同知,隶安西道;三十年(1765),接土城北垣筑新城,命名迪化,俗称汉城,又称红庙子;三十六年(1771)设乌鲁木齐参赞大臣;三十七年(1772)在迪化城西北筑八旗兵新城,乾隆赐名巩宁城(俗称老满城);三十八年(1773)改参赞大臣为乌鲁木齐都统,改安西道为镇迪道,改迪化同知为直隶迪化州,驻巩宁城。
同治三年(1864)巩宁城毁于战乱。
光绪十年(1884)新疆建省;十二年(1886)升迪化直隶州为迪化府,仍隶镇迪道,下设迪化县。
同年,迪化城扩建,省、迪化府及迪化县治所均设在迪化城。
1913年,撤迪化府,保留迪化县,隶迪化道。
1929年,迪化道改为迪化行政区,辖迪化、乾德(今米泉)、奇台、昌吉、呼图壁、阜康、孚远(今吉木萨尔)、绥来(今玛纳斯)、木垒河、鄯善、哈密、镇西(今巴里坤)12县。
1938年,吐鲁番、托克逊2县划入迪化行政区。
1943年,改为迪化督察专区。
1945年设迪化市。
1949年12月,成立迪化市人民政府,全市设7区。
1954年,迪化专区改名乌鲁木齐专区,迪化市改名乌鲁木齐市。
1956年乌鲁木齐市所辖7区合并为3城市区(一区、二区、三区)、1郊区、1工矿区、1工矿镇。
1957年,一区改名天山区,二区改名多斯鲁克区,三区改名沙依巴克区。
1958年,乌鲁木齐专区撒销。
1959年,乌鲁木齐县划归乌鲁木齐市,同年市郊区并入乌鲁木齐县。
1960年,天山区与多斯鲁克区合并为天山区。
1961年,成立水磨沟区和头屯河区,增设新市区。
1970年,自治区直属的吐鲁番、托克逊2县划归乌鲁木齐市。
1971年,设南山矿区。
1975年,吐鲁番、托克逊2县划入吐鲁番地区,乌鲁木齐市辖6区、1县。
1987年设东山区。
2002年撒南山矿区,增设达坂城区。
2007年昌吉回族自治州所辖米泉市与东山区合并,设立乌鲁木齐市米东区。