汉、唐以来这里一直是古代众多游牧民族的牧场。
清初为和硕特部落牧地。
乾隆二十二年（1757），其地置军台，后驻兵屯田。
1765年设库尔喀喇乌苏办事大臣，管理包括奎屯在内的民政和屯田事务。
光绪六年（1880），在奎屯设置驿站。
1913年，设乌苏县，奎屯为乌苏县所辖村庄。
1947年乌苏、独山子石油矿管理处在奎屯设立奎屯站。
1950年4月28日，乌苏县人民政府成立，属第二区。
1954年，为乌苏县一区奎屯乡，下辖5个自然村。
1958年，奎屯划归克拉玛依市。
1975年8月，设置县级市，直属伊犁哈萨克自治州；同年9月，奎屯市宣布成立。
同时，伊犁哈萨克自治州党政机关由伊宁市迁至奎屯市，奎屯市成为伊犁哈萨克自治州首府。
1979年，伊犁州党政机关迁回伊宁市，奎屯市仍为自治州直辖市。