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吉木萨尔，蒙语意为“沙砾滩河”。另有一说，“吉木”系唐代在此所设“金满”县的译音，“萨尔”为突厥语“城”之意。
  汉代随着西域都护府的建立，汉朝政府开始对西域广大地区的控制，并在天山南北开始屯田。东汉永平十七年（74），汉政府派戊己校尉耿恭统领数百人屯田于今吉木萨尔县北庭故城。
  唐贞观十四年（640），唐政府在今吉木萨尔县境内设立庭州，辖东至蒲类海（巴里坤湖），西至石漆河（精河），北临沙漠，南倚天山的广大区域。建州初，设金满、蒲类、轮台三县，州治金满城。长安二年（702），武则天政府为北庭都护府，府治北庭城（金满城），它既是军事指挥机关，又是行政管理机构，为天山北麓的政治、军事中心和交通枢纽。金满县的建置随着都护府建置规格的升高而撤销。唐景云二年（711），北庭都护府升格为北庭大都护府，下设2个都护府，23个都督府，下辖伊州、西州、庭州三个州，成为唐朝在西域的最高军事指挥机关，管理天山以北起蒲类海，西至咸海广大地区的军事政务，受其节制的军队有10万余众。
  贞元六年（790）秋，北庭为吐蕃、回鹘交替占有。咸通七年（866），回鹘占有北庭，县境为其属地，始终受唐朝控制，沿袭至唐终。
  唐亡后，庭州之地和高昌王国皆成为辽国的领地和属国。
  宋建炎四年（1130），耶律大石称帝，建立西辽政权。别失八里（即北庭）之地为西辽所有。
  太祖二十年（1225），唐庭州地为窝阔台所有。宪宗元年（1251），在北庭设别失八里行尚书省。至元八年（1271），元朝建立，在别失八里逐步建立军政机构，驻以重兵。至元十七年（1280），并在畏吾境置镇北庭都护府。至元十八年（1281），又置别失八里宣慰司都元帅府。至元二十年（1283），设立别失八里宣慰司。元贞元年（1295），设立北庭都元帅府。
  明洪武十六年（1383），县境为别失八里国统辖。永乐十六年（1418），此后县境为瓦剌游牧地。
  清初为噶勒丹多尔济游牧地。清平定准噶尔及大小和卓的叛乱，重新统一西域后，在各地设置多种军政、行政机构，加强管理。
  乾隆二十四年（1759）设济木萨巡检，管理民屯粮食收支、监放军粮与地方防务。
  乾隆三十二年（1767）清政府开始在济木萨屯田，设屯田绿营兵775人，屯田二万亩。乾隆三十七年（1772），纪昀、余永斋等到济木萨勘定提督后营兵驻防地，看到北庭古城毁坏严重，无法修复，故放弃。遂在济木萨修恺安城，并先后在济木萨境内沿官道修筑育昌堡、时和堡、惠徕堡，内设参将、守备、千总、把总衙署，经营屯田，管理卡伦，并分驻提标绿营兵千人防守，其在军政上受乌鲁木齐提督统领，民政上归镇西府奇台县管辖。
  乾隆四十一年（1776），清政府撤销济木萨巡检设县丞，隶属迪化州阜康县。县丞辅佐知县管理四十里井以东至白杨河、大泉之间的民政。
  光绪二十年（1894）重建恺安城，改名孚远城。光绪二十八年（1902），济木萨县丞升格为县，以城名为县名，名孚远县，治所孚远城，隶属于镇迪道迪化府，后隶属于迪化道。
  1950年成立孚远县人民政府，隶属迪化专员公署。1954年2月，经国务院批准，孚远县更名为吉木萨尔县，隶属于乌鲁木齐专员公署。
  1958年5月，吉木萨尔县隶属昌吉回族自治州。
  2013年，吉木萨尔县下辖6镇3乡：吉木萨尔镇、三台镇、泉子街镇、北庭镇、二工镇、大有镇、庆阳湖乡、老台乡、新地乡。境内有生产建设兵团第六师红旗农场、一〇七团。县人民政府驻吉木萨尔镇。　　　（县史志办）