1762年，清政府設(shè)伊犁將軍府，今溫泉縣境內(nèi)為伊犁將軍府節(jié)制。

1888年，隸屬精河直隸廳。

1913年，屬精河縣。

1914年，察哈爾營(yíng)領(lǐng)隊(duì)大臣為領(lǐng)隊(duì)官，原左、右翼總管，副總管，佐領(lǐng)、驍騎校等均行裁撤。

1920年，由精河縣析置博樂(lè)縣。

1938年1月24日，察哈爾營(yíng)奉伊犁屯墾使公署訓(xùn)令，設(shè)置溫泉設(shè)治局。

1942年，改設(shè)溫泉縣，隸屬伊犁專(zhuān)區(qū)管轄。

1945年3月23日，伊犁三區(qū)革命政府撤銷(xiāo)溫泉縣，改為溫泉區(qū)，并入博樂(lè)縣；同年12月1日，又將溫泉區(qū)從博樂(lè)縣分出，恢復(fù)溫泉縣建制仍屬伊犁專(zhuān)區(qū)管轄。

1954年7月13日，溫泉縣隸屬博爾塔拉蒙古族自治區(qū)。

1955年，博爾塔拉蒙古族自治區(qū)改稱(chēng)博爾塔拉蒙古自治州，溫泉縣仍是博爾塔拉蒙古自治州轄縣之一，沿用至今。