汉代随着西域都护府的建立，标志着汉朝对西域广大地区的有效治理，并在天山南北开始屯田。东汉永平十七年（74年），汉朝派戊校尉耿恭统领数百人屯田于金满城，今吉木萨尔县。

唐朝建立后，唐朝对西域采取了一系列政治、军事等统治政策。贞观十四年（640年），唐朝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，南依天山的广大区域。建州初，设金满、蒲类、轮台3县，州治金满城，后增西海县庭州辖4县。金满县在今吉木萨尔县境内，下辖2个乡，县与金满城。

长安二年（702年），唐朝为增强军事防御力量，升庭州为北庭都护府，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。而金满县的建置随着都护府建置规格的升高而撤销。

景龙二年（708年），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，辖伊州、西州、庭州3州，成为唐朝在西域的最高军事指挥机关，管理天山以北东起蒲类海，西至咸海广大地区的军事政务，受其节制的军队有十万余众。

太祖十八年（1223年），别失八里(今吉木萨尔县)设置达鲁花文赤镇守官，主要负责勘查户口、征收赋税、签发兵丁。

蒙哥汗元年（1251年），在北庭故境设置别失八里行尚书省，统领天山一带的军政要务，这代表着蒙元的行省制度在西域的推行。

乾隆二十四年（1759年）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年），清政府开始在济木萨屯田，设屯田绿营兵775人，屯田2万亩。

乾隆三十五年（1771年），纪昀到济木萨勘定提督后营兵驻防地，看到北庭故城毁坏严重，无法修复，故放弃。于是在济木萨修恺安城。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年），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年）重建恺安城，改名孚远城。

光绪二十八年（1902年），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1月，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，乌鲁木齐专区撤销，吉木萨尔县隶属昌吉回族自治州至今。