早期人類
新疆歷史新疆地區基本上沒有什麼文獻記載，實應屬史前時期，所以，新疆地區的史前文化應指漢代以前直至遠古的文化。就考古學而言，它應包括舊石器時代文化、中石器時代文化、新石器時代文化、銅石業用時代文化、青銅時代文化和早期鐵器時代文化。
在古代歷史上，曾有許多部落、民族在新疆聚居。新疆居民的族屬，從漢代（公元前206年—公元220年）開始才有明確的記載，當時主要有：塞、月氏（音：肉支）、烏孫、羌、匈奴和漢人。
塞人，原遊牧於東起伊犁河、楚河流域，西抵錫爾河地區。因被月氏排擠而西遷，一部分退至錫爾河北岸，另一些南下帕米爾，散居各地。
在大約距今二三千年以前的新石器時代，天山南北各地，諸如哈密的三道嶺、七角井、吐魯番盆地的阿斯塔那、烏魯木齊縣的柴窩堡，以及木壘、奇台、伊犁、庫車、巴楚、且末、于闐、皮山等地都已出現人類祖先活動的遺蹟，其石器形制、打刻技術以及共存的陶器色彩、花紋與中國甘肅、內蒙、寧夏等地相近。
新疆各地同中原地區交往聯繫的歷史源遠流長。中國先秦（前221以前）古籍，諸如《尚書》、《竹書紀年》、《山海經》、《楚辭》中都有關於古代新疆地理、山川、河流的記載，它從一個側面反映了當時中原人對於新疆的認識和了解。中國先秦時期的古籍《穆天子傳》里記載，周朝（約前11世紀—前256）統治者周穆之（今新疆境內）西巡，這不僅反映了遠古時代中原地區同新疆經濟文化交流的關係，還證明了聯繫東西方的“絲綢之路”這時已開闢通行。
古代時期
周朝到秦漢
周朝和秦朝時期月氏人，戰國（公元前475年—公元前221年）時期活動於河西走廊到塔里木盆地的廣大地區，秦（公元前221年—公元前206年）漢之際最為強盛。公元前176年前後，受匈奴的攻擊，被迫向伊犁河流域遷徙，驅走那裡的塞人而居其地。
烏孫，最初活動於河西走廊。秦末漢初，受月氏人的攻擊而依附於匈奴，後在匈奴的支持下，襲擊月氏人，並將其逐出伊犁河流域。
羌人，最初活動於黃河中上游地區。春秋（公元前770年—公元前476年）戰國時期，一部分羌人經河西走廊，沿祁連山、崑崙山向西遷徙，從而在新疆留下了足跡。匈奴人，主要是在公元前176年前後進入新疆的。
兩漢時期
漢人，是較早進入新疆地區的民族之一。西漢王朝征服西域是從討伐匈奴開始的。匈奴是秦漢之際在中國北方草原地區活動的一個實力強盛的遊牧民族，初弱，後強盛。漢朝對北方地區，包括西域的統一管轄，結束了該地區長期以來諸遊牧部落不相統屬的分割局面，為後來全國性的統一局面形成創造了條件。
漢武帝劉徹為了打敗匈奴，鞏固其統治，決定“通西域，以斷匈奴右臂，隔絕南羌，月氏”。為此他先派張騫兩度出使西域，以加強同西域諸地的聯繫，共同對付匈奴。張騫西使加深了中國對西域的了解，密切了兩地之間政治、經濟聯繫，擴大了漢朝在西域諸地的政治影響，為漢朝征服西域創造了條件。
公元前121年，漢軍大敗駐牧在河西走廊一帶的匈奴軍隊，漢朝在此先後置武威、張掖、酒泉、敦煌四郡。
漢武帝又命李廣利於太初元年（前104年）、三年兩伐大宛（在今中亞費爾乾納盆地），使西域的許多城國相繼臣服於漢。前102年，漢軍攻破大宛城（今費爾乾納），漢朝在西域各國中的威望大增。前101年，漢朝在在天山南部的輪台、渠犁等地駐兵數百人進行屯田，並設“使者校尉”地方官員統領之，後“使者校尉”改稱“護鄯善以西使者”。
公元前60年，西漢中央政權在烏壘城（今輪台縣境內）設立了“西域都護府”，新疆正式成為中國領土的一部分。以後，或為官、或從軍、或經商，進入新疆的漢人連續不斷。
絲綢之路西漢時期，隨著東西方經濟文化的交流傳播，極大地帶動促進了西域社會經濟的進一步發展。西域的農作物胡麻、蠶豆、石榴、大蒜、葡萄、苜蓿等相繼傳入內地，被譽作“天馬”的大宛馬、烏孫馬、各種毛皮也通過“絲綢之路”源源不斷地進入到中原地區。同時，中原地區的絲綢和絲織品也傳入西域並經此西傳歐洲。此外，伴隨著屯田士兵而傳入西域的還有先進的生產工具和農業經驗，如鐵鏵、鐵鋤等鐵制農具及代田法，還有掘井技術和冶鐵技術等。
西漢末，外戚作亂，王莽篡權，內地政局不穩天山南北各地復陷入分裂割據狀態。
東漢初年，匈奴南下，重新統治了西域各地。公元73年，東漢王朝派遣大軍攻伐北匈奴，其中漢將竇固、耿忠等率部出酒泉，於天山一帶擊敗匈奴呼衍王部，占據伊吾（今哈密市）。同時，竇固部將、時任假司馬的班超受命順天山南麓西行收復失地，班超在西域各地人民幫助下，南征北戰，有力地穩定了西域的政治局勢，後受封為西域都護“定遠侯”。班超在任期間，還派甘英等人於公元97年出使大秦（東羅馬帝國），其使團足跡曾抵達波斯灣，使東西方之間的交往聯繫得到進一步發展。
魏晉南北朝
魏晉時期魏晉南北朝（公元220年—公元589年）時期，是中國民族大融合時期，各民族遷徙往來頻繁，又有許多古代民族進入新疆，如柔然、高車、噠、吐谷（音：玉）渾等。
魏黃初三年（222年），魏繼承漢制領護西域，在伊吾（哈密）置宜禾都尉，在高昌（吐魯番）設“戊己校尉”，在車師後部賜其王守（署理）侍中官職，號大都尉，後又置西域長史管理西域各民族。
265年，司馬炎代曹魏建立西晉，在西域設立了戊己校尉和西域長史等管理機構。東晉鹹和二年（327年），割據河西的前涼張駿攻取伊吾，劃屬敦煌郡，以參軍索孚為伊吾都尉。鹹和四年設立高昌郡，隸屬沙洲（今敦煌），此為高昌按內地行政設官之始。永和元年（345年）征服焉耆，張駿還派軍隊伐龜茲、鄯善、于闐，中央集權在西域地區進一步鞏固。
東晉太元八年（383年）前秦將軍呂光受命率7萬餘眾討平西域。苻堅淝水之戰兵敗後前秦瓦解，呂光據有姑臧（今甘肅武威）於太元十一年（386年）稱大將軍、涼州牧。太元十四年（389年）呂光稱三河王，後改稱天王，史稱後涼。統治範圍包括甘肅西部和寧夏、青海、新疆一部分。
另外十六國時期維吾爾人祖先丁零人翟遼在今天河南黃河南岸建立的政權國號魏，史稱翟魏，392年為後燕慕容垂所滅。這些政權都試圖保持對新疆諸藩的控制。最終鮮卑的北魏重新統一中國北方，控制了今天新疆東南的一部分。疏勒、于闐、龜茲和且末等政權控制了西部，而中央吐魯番附近則被北涼的延續者高昌所統治。
東晉隆安四年（400年），河西李皓占據敦煌。西涼建立不久，駐軍玉門、陽關以西諸城，控制西域。 南北朝時期
柔然，是北方草原古老民族東胡人（中國古族名）後裔，五世紀初興起於蒙古草原，公元402年建立了強大政權，同北魏爭奪西域。太平真君三年（442年），北魏滅北涼，西域諸國降附北魏，高昌王麴嘉及其子孫多次受北魏冊封。太延元年至末年（435—439年），西域各國遣使向中原朝貢，使臣連年不斷。隨著北魏勢力進一步擴大，太和十二年（488年），北魏置伊吾郡。
永熙三年（534年），北魏分裂為東魏、西魏，後被北齊、北周取代。中央王朝不再控制西域。
高車，亦稱敕勒、鐵勒，最初遊牧於貝加爾湖及鄂爾渾河、土拉河流域。公元487年，高車副伏羅部首領阿伏至羅與其弟窮奇率所屬十餘萬部落（戶）西遷，在車師前部（今吐魯番交河故城）西北建立高車國。（本字無法顯示：“口+厭”）噠，起於塞北（古指長城以北地區），五世紀末東進塔里木盆地，南攻月氏，建立政權，並越過帕米爾高原，曾一度控制南疆部分地區。吐谷渾源於鮮卑（中國古族名），四世紀初自遼東（泛指遼河以東地區）西遷，逐漸控制了今甘南（甘肅南部地區）、四川和青海地區的氐（中國古族名）、羌等民族，建立政權。
南北朝末期，西域出現了社會大動盪和民族大融合的局面。5世紀末，吐谷渾和柔然開始分別侵入新疆南部和北部，中原政權（北朝）逐漸喪失對此地的控制。
隋唐時期
隋朝時期隋唐時期（公元581年—公元906年），中央政府加強對新疆的統治。突厥、吐蕃等古代民族對新疆歷史進程產生了重要影響。突厥是公元六世紀到八世紀活躍於中國西北和北方草原的古代遊牧民族。公元552年突厥首領土門打敗柔然，以漠北（蒙古高原大沙漠以北地區）為中心建立了西至鹹海、東抵大興安嶺、橫亘中亞的突厥汗國，統一了西域。583年突厥分裂為東西二部，為爭奪汗權爭鬥不休，新疆屬西突厥。隋朝統一中原，隋煬帝即位之初，就派遣吏部侍郎裴矩到張掖、武威主管與西域的互市，了解西域民情。隋朝從突厥人手中奪取了西域東部，又滅吐谷渾，公元608年，隋軍進駐伊吾，建築城郭，設鄯善（今若羌）、且末（今且末西南）、伊吾（今哈密境內）三郡。把行政區擴大到今若羌、且末和青海湖西、興海縣東一帶。大業五年，煬帝巡幸河西，高昌王麴伯雅等27國首領使者，到張掖覲見，盛況空前。大業六年，設立鄯善（今若羌）、且末、伊吾三郡，在伊吾城之東北設柔遠鎮。開始之後中原王朝經營西域。 唐朝時期
公元七世紀初，唐朝代隋而興。公元630年，原屬西突厥的伊吾城（今哈密）主率所屬七城歸順唐朝，唐朝設西伊州（後改稱伊州）。
公元640年，唐朝發兵攻下了高昌城，於該地置西州，又於可汗浮圖城（今吉木薩爾）設庭州；同年在高昌設安西都護府，後遷至庫車，改置為安西大都護府。統安西四鎮：龜茲、疏勒、于闐、碎葉（今吉爾吉斯斯坦的托克馬克市），轄境相當今新疆及哈薩克東部、吉爾吉斯北部楚河流域。自顯慶元年（656年）至麟德元年（664年），這期間，是武則天為皇后輔佐高宗到垂簾聽政階段。在之後的二十年間，唐軍發動了對西突厥的一系列遠征，唐高宗發大軍分南北兩道進攻西突厥，一舉滅掉了西突厥，在657年西突厥徹底投降，西突厥領土全部為唐所有。顯慶、龍朔年間（661-663年），唐軍平定西突厥，轄區擴大至今阿爾泰山西至鹹海及蔥嶺的東西各部直至阿姆河兩岸城的諸城邦國包括今新疆大部分。670年安西四鎮被吐蕃攻占，693年武周再次占領。唐朝鹹亨元年（670年），安西都護府治所移至碎葉城。
唐朝打敗西突厥後，統一了西域各地，公元702年，唐朝又在北庭（現吉木薩爾）設立了北庭都護府，管轄天山以北地區。後又升為北庭大都護府，管理天山北麓及新疆東部地區的軍政事務，而安西大都護府管理天山南部和蔥嶺以西的廣大地區。
吐蕃是藏族的祖先，六世紀末興起於青藏高原，占領青海後，開始與唐朝爭奪西域。唐朝中後期，吐蕃政權加緊了對西域的進攻，一度占領了新疆大部分地區，由於回鶻汗國的西遷，866年吐蕃最終退出了西域。840年，回鶻由蒙古高原西遷而來，建立了以吐魯番為中心的西州回鶻政權和以喀什噶爾為中心的喀喇汗王朝，這兩個王朝與當時的于闐王國共同組成了西域地區三個並立的政權。
西安都護府和北庭都護府公元755年，中原地區爆發“安史之亂”（唐代安祿山、史思明發動的叛亂），大批駐守西域的唐軍調往內地，吐蕃乘機占領南疆及北疆部分地區。八世紀中葉，東、西突厥汗國相繼滅亡，其後裔融入了其他民族之中。
公元840年，大批回鶻人進入新疆。回鶻，原稱回紇，是鐵勒（中國古族名）諸部之一。最初活動於色楞格河和鄂爾渾河流域，後遷居土拉河北。公元744年，發展壯大了的回鶻於漠北建立政權，並兩次出兵幫助唐朝中央政權平息“安史之亂”。公元840年，回鶻汗國因自然災害侵襲、統治集團內訌及黠戛斯（中國古族名）的進攻等原因而崩潰，其部眾大部分向西遷徙。其中一支遷往今吉木薩爾和吐魯番地區，後建立高昌回鶻王國；還有一支遷往中亞草原，分布在中亞至喀什一帶，與葛邏祿、樣磨等民族一起建立了喀喇汗王朝。自此，塔里木盆地周圍地區受高昌回鶻王國和喀喇汗王朝統治，當地的居民和西遷後的回鶻互相融合，這就為後來維吾爾族的形成奠定了基礎。
唐朝中央政府對西域各地實行的是藩漢分別管理制度，即在漢民集中居住的伊州、西州和庭州等地，行政上採用與內地一樣的府、州、縣、鄉、里管理制度；經濟上推行“均田制”（唐朝田制）與“租庸調製”（唐朝賦稅制度）；軍事上實行“府兵制”（唐朝軍事制度）。非漢民聚居區，則設定“羈縻府州”，即繼續維護當地本民族首領的行政管理制度，冠以唐朝都護、都督、州剌史的名號，允其以舊俗治理其部眾。
五代時期
9世紀中葉後，吐蕃和回鶻都衰落下來，這一地區進入混戰時期。9世紀之後的中原王朝無暇顧及西域，西域出現了幾個國家並列存在的局面。其中主要有高昌、黑汗王朝和于闐等地方政權。840年漠北回鶻汗國覆滅高昌與喀喇汗王朝後，由西遷西域的回鶻人匯同其他操突厥語諸族建立地方政權。于闐是古老的塞人居地。九世紀末十世紀初，伊斯蘭教經中亞傳入新疆南部地區。十世紀中葉，信仰伊斯蘭教的喀喇汗王朝發動了對于闐佛教王國曆時四十餘年的宗教戰爭，於十一世紀初滅亡于闐，把伊斯蘭教推行到和闐地區。十四世紀中葉起，在察合台汗國（蒙古成吉思汗二子察合台在西域建立的藩屬國）的強制推行下，伊斯蘭教逐漸成為察合台汗國的蒙古人、維吾爾人、哈薩克人、柯爾克孜人、塔吉克人等信仰的主要宗教。十六世紀初，伊斯蘭教最終取代佛教成為新疆的主要宗教。
宋元時期
兩宋時期
新疆出土銅鏡回鶻人落居西域及其建立的這些地方政權與中原王朝關係十分密切，喀喇汗王朝的統治者就自稱“桃花石汗”，意即“中國之汗”，表示自己是屬於中國的。1009年，占領于闐地區的喀喇汗王朝派出使臣向北宋進獻方物。1063年，北宋冊封喀喇汗王朝可汗為“歸忠保順（本字無法顯示：“石+後”）鱗黑韓王”。北宋建立後第三年，高昌回鶻就派遣使者42人前往北宋進貢方物。
于闐系塞人居地。唐朝以後，于闐尉遲王族執政，與中原地區往來密切，因曾受過唐朝冊封而自稱李姓。公元938年，後晉高祖遣張匡鄴、高居誨出使于闐，封李聖天為“大寶于闐國王”。北宋初，于闐使臣、僧人向宋朝進貢不斷。
西遼時期
1124年，遼朝皇族耶律大石率眾西遷，征服新疆地區，在占據西州回鶻和黑汗國舊地後，向西擴展到阿姆河流域。1132年先後征服了西州回鶻政權、喀喇汗王朝、闐王國三個地方政權，統一了西域建立建立西遼政權，一批契丹人（中國古族名）由此進入新疆。西遼政權，一稱“喀喇契丹”，“喀喇”意為“黑”，故漢文又稱“黑契丹”。西遼成為中亞霸主後，當地眾多部族成為其附庸。耶律大石仍沿用遼朝政治制度管理政事，倡行漢儒文化，篤信佛教，但是不排斥其他宗教，賦稅較輕。因而，這一時期，中原漢文化在中亞一度獲得光大，“契丹”這一名稱時至今日仍是中亞、西亞及歐洲部分語言稱呼中國的代名詞。
蒙元時期
成吉思汗西征下的新疆回鶻人進一步同化、融合了部分契丹人、蒙古人。1271年忽必烈建立了元朝，西域統歸元朝政府管理。
蒙古汗最初設立“達魯花赤”（蒙古官名，意為鎮守官）、“別失八里等處行尚書省”等軍政管理機構，對西域進行軍政管轄。元朝建立後，在發展西域各地社會經濟的同時，在吐魯番地區設立提刑按察司，以後，又在吐魯番等地建立交鈔提舉司（印鈔機構）和交鈔庫等機構，設定“別失八里元帥府”以總管派往該地的“新附兵”（元朝以俘降的南宋士卒組成的軍隊）屯墾事務，派兵到和闐、且末等地屯田，在別失八里設立冶場“鼓鑄農具”。在畏兀兒（元朝稱回鶻為“畏兀兒”）地區實行“計畝輸稅”。
明清時期
明朝時期
14世紀下半葉，明朝建立時在西域處於退縮狀態，在今克什米爾東北和藏西設定俄力思軍民元帥府；1406年， 又設立哈密衛，任用當地世族首領為各級官吏統轄當地軍政事宜，維持商貿通道安全，對西域地區實施羈縻控制。而此時的西域地區並存東察合台國、吐魯番王國、葉爾羌汗國、哈密王國、瓦刺汗國等政權，均為蒙古貴族後裔，其中以東察合台國最為強大，1543年葉爾羌汗國取代了東察合台國的地位成為了西域地區的實際統治者。明朝政府為了統轄西域管理，特在哈密設衛，哈密衛作為明朝政府管理西域地區的最高行政和軍事機構起著一定的作用。
洪武三年（1370年）察合台汗國滅亡後其後裔建別失八里，都城在別失八里（今吉木薩爾北破城子），永樂十六年（1418年）遷都亦力把里（今伊寧）。15世紀中葉，吐魯番部強大，1472年，哈密等衛所一度被吐魯番攻破，諸衛內遷，後復，1514年再度被並，15世紀後半期後，西北諸衛全部喪失，明朝最後放棄新疆，退守嘉峪關。明朝中葉，東察合台汗國演變為葉爾羌汗國。
瓦剌，是明代對漠西蒙古的總稱，初分布於葉尼塞河上游地區，後不斷向額爾齊斯河中游、伊犁河流域擴展。十七世紀初，逐漸形成了準噶爾、杜爾伯特、和碩特、土爾扈特四部。十七世紀七十年代，準噶爾占據伊犁河流域，成為四部之主，並統治南疆。
清朝時期
清前期鞏固西北形勢1697年，清軍擊敗了準噶爾，控制了新疆東部。18世紀初，準葛爾貴族乘機作亂，乾隆皇帝於1755年派出平叛大軍，最後徹底消滅了準葛爾汗國，統一了西域。乾隆帝把這片土地命名為“新疆”，取因“故土新歸”之意。
準葛爾平定後，穆斯林教派的頭面人物伊敏和依沙克，史稱“大小和卓”於1757年又在庫車成立了“巴圖爾汗國”公開與清政府抗衡，分裂中國。1759年清政府派兵直搗大小和卓的大本營葉爾羌和喀什噶爾，再次平定了這次叛亂，統一新疆。從此完全確立了清朝對新疆的穩固統治，回部之前在準噶爾暴力統治之下。而準噶爾部被滅族也直接導致新疆及中亞部分完全伊斯蘭化。
1762年設立的“伊犁將軍”統一行使對天山南北各地的軍政管轄，官府駐地在“惠遠城”（今霍城縣境），分設都統、參贊、辦事、領隊大臣管理各地軍政事務。清朝政府依據“因地制宜”、“因俗施治”的原則，對天山北 部漢、回族居住區實行郡縣制管理；在伊犁地區和天山南部各地維吾爾族中維持當地的“伯克制”，但是伯克（突厥語音譯，地方官吏稱號）的任免權歸於中央，並嚴格實行政教分離；對蒙古族和哈密、吐魯番地區的維吾爾族則實行“扎薩克（蒙古語音譯，意為支配者）制”，即冊封王、貝子、公等世襲爵位。清朝政府在官員的任用方面還採取了以滿族為主、各族官員並用的政策；經濟方面，推行以農業為主，農牧並舉的經濟措施，採取減輕賦稅，確定財政定額補貼制度等。清朝統治時期，新疆的社會經濟得到了穩步的發展。
1771年流放在伏爾加河流域的蒙古土爾扈特部落在其首領渥巴錫的帶領下，歷經八個月的磨難回到了中國，結束了長達近一個半世紀的流亡生活。
1755—1757年，清朝統一西北地區，解除了哈薩克汗國來自準噶爾貴族的威脅。大、中、小三個玉茲，曾先後表示歸順清朝，部分牧民遷回阿勒泰、塔城、伊犁地區放牧。清朝平定準噶爾後，要求歸附的不僅僅是哈薩克和布魯特，蔥嶺以西的各部落，如浩罕、今新疆西部的巴達克山、帕米爾、布哈爾、山克、塔什乾、愛烏罕（阿富汗）等紛紛表示歸附。
十八世紀六十年代以後，清朝政府為進一步加強新疆邊防，從東北陸續抽調滿、錫伯、索倫（達斡爾）等族官兵駐防新疆，他們成為新疆少數民族中的新成員。以後，又有俄羅斯、塔塔爾等民族移居新疆。至十九世紀末，新疆已有維吾爾、漢、哈薩克、蒙古、回、柯爾克孜、滿、錫伯、塔吉克、達斡爾、烏孜別克、塔塔爾、俄羅斯共13個民族，以維吾爾族為主體，形成了新的多民族聚居分布格局。
1820年到1828年，大和卓之孫張格爾在浩罕封建統治者與英國殖民者慫恿支持下，3次潛入南疆發動叛亂。
晚清時期
西方勢力的介入
清代的記功碑同治回亂
在沙俄勢力介入的同時，在1862年至1873年，在中國陝西、甘肅爆發的一次境內的穆斯林對漢族之間的仇殺。它維持了十年多，波及陝西、甘肅、寧夏、青海和新疆等地區，最後被以漢人湘軍為主的清朝軍隊鎮壓。而同治回亂的很多穆斯林首領也退到新疆，或借道新疆逃往俄羅斯。收復新疆
為了維護中國統一，清政府以左宗棠為首的塞防派，力主收復新疆，1875年，清朝陝甘總督左宗棠就任欽差大臣，督辦新疆事務，並於同年率八萬大軍進軍新疆。到1877年底，清軍陸續收復了中亞浩罕汗國阿古柏侵占的天山南北諸地，史稱“清軍收復新疆之戰”。其後沙俄又藉口伊犁農民起義和阿古柏勢力威脅到俄國安全，打著保護和代守的旗號，公然出兵占領伊犁。新疆面臨為外國瓜分侵占的危險。1878年終於收復了除伊犁地區以外的全部新疆領土。中俄《伊犁改訂條約》簽定後，清政府收回了被沙俄占領長達11年之久的伊犁地區和大部分領土，但霍爾果斯以西的一萬多平方公里的土地仍歸俄國所有，並且留下了一個的“帕米爾問題”。
新疆建省
為了使新疆達到長治久安的目的，在左宗堂的積極倡導下，新疆於光緒十年（1884年），清政府發布新疆建省上諭，正式建省，劉錦棠被任命為首任新疆巡撫。實行與中國本部18省一樣的行政制度，由巡撫統管全疆各項軍政事務，省會也由伊犁遷至烏魯木齊迪化城，全疆分為四道（鎮迪道、阿克蘇道、喀什噶爾道、伊塔道）道以下設6府、10廳、3州、21個縣，2個分縣。伊犁將軍不再總統全疆軍政事務之責，駐軍制度與內地各省基本一致。新疆行政建置與內地完全一致。新疆建省，是清朝政府對歷朝各代治理新疆的一次重大改革。光緒七年二月，清政府使臣曾紀澤（曾國藩之子）經過與沙俄艱苦的外交鬥爭，幾經周折，終於達成《中俄伊犁條約》，條約議定次年沙俄軍隊撤出伊犁，中國以賠款和允許俄商在新疆貿易不納稅，俄國在嘉峪關和吐魯番設領事作為代價。1882年，中國收回伊犁。
中俄邊界摩擦
1885年，沙俄吞併中亞大部分地區，盜走乾隆御界限碑。隨後，俄國人又炮製了“帕米爾乃浩罕遺產”的說法，妄圖強占該地。1892年，俄國不顧清軍在此已增設哨所而大舉南侵，強占了中國清朝新疆西南薩雷闊勒嶺以西兩萬多平方公里的領土。其實中國與中亞國家的邊界問題，其最根本的源由就是清後期與沙俄簽定的一系列割地賠款的不平等條約中遺留下的。1880年代左宗棠抬棺率兵收復整個新疆，清朝和沙俄簽定邊界協定，按協定是山口往南的垂直直線劃線，後來沙俄在原有割地基礎上又侵占2.8萬多，一直不還。十月革命後，列寧曾稱要歸還不平等條約中侵占的一切中國領土，但是1921年蘇聯紅軍進入中國唐努烏梁海地區，8月13日，唐努烏梁海宣布“獨立”。 1944年10月13日，正式改名為“圖瓦蘇維埃社會主義自治共和國”。17萬平方公里土地成為蘇聯領土。
而不包含在條約中的被占領土也就一直懸而未決。 根據《中俄伊犁條約》而簽訂的《中俄續勘喀什噶爾界約》，將帕米爾西部割讓給沙俄（見沙俄侵占帕米爾事件）。二十一年沙俄又在英國默許下，違約侵占薩雷闊勒嶺以西中國領土。清政府對此提出了多次抗議，沙俄從此也就不再理會，一直霸占該地。但以後歷屆中國中央政府都不承認。
民國時期
1911年10月武昌起義不久，新疆革命黨人劉先俊等人計畫於迪化城策動起義。因叛徒出賣而失敗。第二年，以楊纘緒、馮特民、李輔黃為首的革命黨人在伊犁起義成功。宣告了清朝在伊犁地區政治統治的結束。之後因清朝宣統皇帝退位，袁世凱命楊增新為新疆都督，楊增新採用軟硬兼施的手段，迫使革命黨人妥協，資產階級領導的伊犁起義失敗。楊增新竊取伊犁起義成果擔任新疆都督後，實行專制獨裁統治，製造民族不合，鎮壓不同意見，遭到社會各界的反對。在統治新疆17年後，終於死於統治集團內訌。
二十世紀初以後，極少數新疆分裂分子和宗教極端分子，受國際上宗教極端主義和民族沙文主義思潮的影響，根據老殖民主義者炮製的說法，將不規範的地理名詞“東突厥斯坦”政治化，編造了一套所謂的“東突厥斯坦獨立”的“思想理論體系”。 “東突”理論形成後，分裂分子都打著“東突”的旗號進行活動，企圖實現其建立“東突厥斯坦國”。
1928年，金樹仁繼新疆都督，社會動亂進一步加深。1933年末，金樹仁被迫出逃，盛世才接任都督，開始其長達10年之久的統治。盛世才積極發展同蘇聯的聯繫，妄圖利用蘇聯人的支持保持自己“新疆王”的獨裁地位。在一些進步青年的影響和蘇聯的幫助下，盛世才於1936年形成“反帝、親蘇、民平、清廉、和平、建設”的“六大政策”。1937年，盧溝橋事變後，中國共產黨為了團結一切力量共同抗日，同盛世才結成抗日民族統一戰線。1937年10月，盛世才同意我黨在迪化成立八路軍辦事處，滕代遠任主任。隨後，黨中央派遣了一百多位黨員來疆工作。
中國共產黨人在新疆工作取得的成就使盛世才不安，1939年有意製造摩擦，冷淡關係。1941年德國法西斯發動侵蘇戰爭，盛世才錯誤估計形勢，公開與蘇聯、中共對抗。製造所謂“四一二陰謀暴動案”捕殺中共黨員，殘酷殺害陳潭秋、毛澤民、林基路等中共黨員，拋棄六大政策，投向國民黨蔣介石。
30年代初，蘇聯出兵幫助盛世才擊敗了有日本背景的馬仲英，並剷除了英國支持的喀什回教共和國。而此時的“東突”勢力在外國敵對勢力的慫恿、支持下，多次製造動亂。1933年11月，沙比提大毛拉等在喀什建立了“東突厥斯坦伊斯蘭共和國”，不到三個月便垮台了。
抗戰末期，蘇聯再次介入新疆事務。1944年，爆發了反對國民黨統治的、作為中國人民民主革命運動一部分的“三區革命”（“三區”是指當時新疆的伊犁、塔城和阿勒泰三個地區），分裂分子艾力汗·吐烈（原蘇聯烏茲別克人）竊取了“三區革命”初期的領導權，在伊寧成立了所謂“東突厥斯坦共和國”，自任“主席”。1944年9月，蔣介石將盛世才調到南京，派吳忠信任新疆省長，並命令西北軍閥甘肅省主席馬步芳派一個軍的騎兵駐紮在新疆各地，進行武裝平叛。
1946年6月，“三區革命”領導人阿合買提江、 阿巴索夫等撤消了艾力汗·吐烈的職務，將“東突厥斯坦共和國”改組為伊犁專區參議會，分裂勢力受到了致命的打擊。
蘇聯調解伊寧政權與國民黨談判，成立新疆省聯合政府。但國民黨反動派多次製造摩擦違反停戰協定試圖消滅代表新疆革命勢力。人民革命黨開始肅清三區政府與民族軍中試圖分裂新疆泛突厥主義分子，三區革命政府方面放棄了“東突厥斯坦共和國”的稱號，與國民黨勢力對峙直到1949年中國人民解放軍解放新疆為止。
新中國時期
建國初期
和平解封
1949年，國共內戰末期，鄧力群奉命攜帶電台至伊犁和迪化（現烏魯木齊）分別與三區革命領導人阿合買提江、伊斯哈克伯克、阿巴索夫等人以及陶峙岳、包爾漢見面。中央決定新疆派五名代表出席新政治協商會議，並希望維吾爾族、哈薩克族都有代表出席。五位代表因飛機失事不幸遇難，重新派出賽福鼎、阿里木江、塗治三人參加了全國政協會議。1949年同年，彭德懷的人民解放軍第一野戰軍8月26日占領蘭州繼而占領甘肅全境之後，經過張治中斡鏇，新疆的國民革命軍軍政長官陶峙岳、包爾漢等宣布脫離廣州的臨時國民政府起義。9月25日第一野戰軍第一兵團在王震將軍率領下攻占烏魯木齊。
1955年10月1日成立新疆維吾爾自治區。截至2009年末，新疆共有14個地級行政區劃單位（其中：2個地級市、7個地區、5個自治州），98個縣級行政區劃單位（其中：11個市轄區、19個縣級市、62個縣、6個自治縣），1005個鄉級行政區劃單位（其中：1個區公所、150個街道、234個鎮、577個鄉、43個民族鄉）。首府烏魯木齊市。
新的民族政策
中華人民共和國成立以來，中國政府為實現國內各民族的平等、團結和共同發展，從中國民族和宗教的實際狀況出發，制定了一系列民族政策和宗教政策，並在實踐中不斷使之豐富和完善。新疆作為中國實行民族區域自治地方之一，全面貫徹了中央政府的民族政策和宗教政策，維護了各族人民的根本利益，形成、發展和鞏固了平等、團結、互助的新型民族關係。
開發大西北
屯墾戍邊是中國幾千年開發和保衛邊疆的歷史遺產。據史料記載，中國曆朝歷代都把屯墾戍邊作為開發邊疆、鞏固邊防的一項重要國策。中央政府在新疆地區大規模屯墾戍邊始於西漢，以後歷代相襲。這對統一國家、鞏固邊防，促進新疆社會和經濟發展都發揮了重要的歷史作用。
1949年，新疆和平解放後，駐新疆人民解放軍部隊為鞏固邊防，加快新疆發展，減輕新疆當地政府和各族人民的經濟負擔，將主要力量投入到生產建設中，開展了大規模的生產建設。
1954年10月，中央人民政府命令駐新疆人民解放軍的大部集體就地轉業，脫離國防部隊序列，組建生產建設兵團，其使命是勞武結合，屯墾戍邊。到1954年年底，解放軍駐新疆部隊經過艱苦創業，共建成農場34個，牧場8個，擁有耕地77.2千公頃，收穫的農牧產品解決了駐新疆部隊的後勤供給，而且還興建了一批現代工礦商貿企業，興辦了學校、醫院等一批事業單位。
1956年5月起，兵團受國家農墾部和新疆維吾爾自治區雙重領導。
二十世紀五十年代和六十年代初，兵團按照“不與民爭利”的原則，在天山南北的塔克拉瑪乾、古爾班通古特兩大沙漠邊緣和自然環境惡劣的邊境沿線，興建水利，開墾荒地，在茫茫戈壁荒漠上建成一個個田陌連片、渠系縱橫、林帶成網、道路暢通的綠洲生態經濟網路。兵團從農副產品加工業起步，發展現代工業，逐步形成以輕工、紡織為主，鋼鐵、煤炭、建材、電力、化工、機械等門類較多的工業體系。隨著兵團國民經濟體系的確立，兵團的教育、科技、文化等各項事業也得到長足發展。到1966年底，兵團的各項事業發展到較高的水平。
中蘇邊界衝突
1962年蘇聯陸續對中國西北、華北、東北進行武裝摩擦，1962年4月阿勒泰、塔城、博爾塔拉到伊犁四個地區二十幾個縣，共有邊民六萬七千餘人逃到了蘇聯，有兩個縣跑得還剩幾百人。事件發生之後，新疆軍區副參謀長祖農·太耶夫少將和馬爾果夫·伊斯哈科夫少將率領40多名校、尉級軍官叛逃蘇聯。史稱“伊塔事件” （或“伊犁暴亂”）。恐怖主義和東突勢力
新疆和平解放後， “東突”勢力並不甘心失敗。極少數逃到國外的新疆分裂分子和在境內的分裂分子裡應外合，在國際反華勢力的支持下伺機從事分裂破壞活動。尤其是進入二十世紀九十年代，在宗教極端主義、分裂主義和國際恐怖主義的影響下，境內外部分“東突”勢力轉向以恐怖暴力為主要手段的分裂破壞活動。2001年“9·11事件“發生後，國際反恐怖鬥爭與合作的呼聲日趨強烈，“東突”勢力被列為恐怖組織。
2009年7月5日晚在熱比婭和其領導的維吾爾大會操控下，在新疆烏魯木齊發生的嚴重暴力犯罪事件。多處街道起火。此次打砸搶燒嚴重暴力犯罪事件已造成140人死亡，800多人受傷；被毀車輛達260部；受損門面房203間，民房14間，總過火面積達到56850平方米，全市共有220多處縱火點，有兩棟樓房被燒毀。暴力事件發生後，新疆公安廳迅速調集武警、特警趕赴現場維護秩序，驅散人群，並對施暴者進行抓捕，消防武警、醫院救護車也趕往現場救治受傷市民。截至6日凌晨，事態基本平息。
