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，察哈爾營領(lǐng)隊大臣為領(lǐng)隊官，原左、右翼總管，副總管，佐領(lǐng)、驍騎校等均行裁撤。
1920年，由精河縣析置博樂縣。
1938年1月24日，察哈爾營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，隸屬伊犁專區(qū)管轄。
1945年3月23日，伊犁三區(qū)革命政府撤銷溫泉縣，改為溫泉區(qū)，并入博樂縣；同年12月1日，又將溫泉區(qū)從博樂縣分出，恢復(fù)溫泉縣建制仍屬伊犁專區(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。