汉代属西域都护府管辖,成为中国不可分割的一部分,是古代民族的游牧地,是古丝绸之路新北道上的一个重要地段。
唐代,唐军在乌鲁木齐河畔屯田戍守,
现区境内九家湾是当时的一个重要屯田点。
清朝乾隆年间平定准噶尔叛乱后,在乌鲁木齐屯田,并建立屯田城堡,现境内的头工、二工、四工,就是当时有名的宣仁堡、怀义堡、宝昌堡。乾隆年间,区境属迪化直隶州,光绪十二年(1886年)属迪化府。
民国2年(1913年)属迪化县,民国34年(1945年)属迪化市。
新中国成立后属迪化市,开始筹建新城区。
1954年,迪化市改名乌鲁木齐市,现区境属乌鲁木齐市。
1961年,新市区从乌鲁木齐沙依巴克区析出成立,成立了新市区人民委员会,下属五一、机械城、红五月三个城市组成人民公社。
1969年成立新市区革命委员会。
2011年初,按照中共新疆维吾尔自治区委员会、新疆维吾尔自治区人民政府和中共乌鲁木齐市委员会、乌鲁木齐市人民政府的决策部署,由原乌鲁木齐高新技术产业开发区(简称“高新区”)与原乌鲁木齐新市区(简称“新市区”)实行“区政合一”,并将原乌鲁木齐县两乡一镇增划并入。新区继续实行“区市共建,以市为主,科技厅归口管理,重大科技业务隶属科技部火炬中心”的管理体制。作为中共乌鲁木齐市委和市人民政府的派出机构,实行副地级建制,代表市委、市政府统一领导和管理区内经济社会事务,行使市一级人民政府的经济管理权限,对所辖开发建设区、科技园区、创业园区实行“封闭式管理”。区内工商局、国税局、地税局、质量技术监督局等均为自治区直属分局,行使省级职能部门管理权限。