汉为焉耆国地。也有说“焉耆”源于“员渠”。清乾隆年间将焉耆改名“喀喇沙尔”意为雄伟、神圣的城。光绪年间又恢复了古地名。《大唐西域记》作阿耆尼，系焉耆的梵语化地名，梵语意为“火”。
公元前五世纪即为西域三十六国之一。汉神爵二年（公元前六十年）焉耆归属西域都护府，国都为员渠城。北魏太平真君九年（448年）置焉耆镇，唐贞观二十二年（648年）设焉耆都督府，属安西都护府。宋属高昌回鹘及西辽。元代属别失八里，名亦力巴力。明朝又称察理什。清乾隆二十二年间焉耆改为“喀喇沙尔”，乾隆二十四年（1759年）设喀喇沙尔办事大臣，光绪八年（1882年）置喀喇沙尔直隶厅，光绪十四年（1898）改为焉耆府。
民国二年（1913年）置焉耆县，属焉耆府。民国九年（1920年）焉耆府改焉耆道，1928年改为焉耆行政区，1943年改焉耆专区。1954年3月成立焉耆回族自治县，隶属巴州，自治州政府驻焉耆，1960年州政府由焉耆迁库尔勒。
1996年，焉耆回族自治县辖1个镇、7个乡：焉耆镇、四十里城子乡、七个星乡、包尔海乡、查汗来开乡、北大渠乡、永宁乡、五号渠乡。
2000年，焉耆回族自治县辖3个镇、5个乡。第五次人口普查，焉耆回族自治县常住总人口117529人，其中：焉耆镇29000人、七个星镇12629人、永宁镇18235人、北大渠乡 9026人、五号渠乡14791人、四十里城子乡8722人、查汗采开乡5841人、包尔海乡6614人、王家庄牧场1221人、苏海良种场1555人、兵团27团9895人。
2003年，焉耆回族自治县总面积2429.32平方千米，总人口124724人，辖4镇4乡：焉耆镇、七个星镇、永宁镇、四十里城子镇、北大渠乡、五号渠乡、包尔海乡、查汗采开乡。县政府驻焉耆镇。
2010年第六次人口普查，焉耆回族自治县常住总人口127628人，其中：焉耆镇37649人，七个星镇13352人，永宁镇16955人，四十里城子镇8908人，北大渠乡10204人，五号渠乡18159人，查汗采开乡4513人，包尔海乡5847人，王家庄牧场1642人，苏海良种场1771人，兵团二十七团8628人。
