384年溫宿、姑墨隸屬前秦西域校尉。

658年縣境置溫肅州、姑墨州，隸屬安西都護府。

1757年清政府將溫宿城更名為“阿克蘇”。

1883年置溫宿直隸州。

1902年溫宿直隸州升格為府，增設溫宿縣，隸屬溫宿府。

1912年沿清舊制，溫宿縣隸屬溫宿府。

1913年溫宿府改設阿克蘇縣，溫宿縣隸屬于阿克蘇道。

1928年阿克蘇道改為阿克蘇第四區行政長公署，溫宿縣受其管轄。

1958年經國務院全體會議第77次會議批準，將溫宿、阿克蘇兩縣合并為阿克蘇縣，撤銷溫宿縣建制，縣境并入阿克蘇縣。

1962年復經國務院全體會議第117次會議決定，恢復溫宿縣治。