北屯地处新疆北部阿尔泰区域地理中心，原名“多勒布尔津”。1958年8月，新疆生产建设兵团副政委张仲瀚将军率队踏勘选点时，选此为新疆兵团十师师部驻地，定名为“北屯”，意为“中国最北的屯垦重地”。1959年5月，十师抽调基建人员从巴里巴盖前往北屯，拉开北屯建设序幕；同年11月，十师师部迁址北屯。1966年，北屯正式以地名标注进中华人民共和国新版版图。
1997年10月，中共中央、国务院以《关于进一步加强新疆生产建设兵团工作的通知》，行文批示在十师师部北屯设立新疆维吾尔自治区直辖北屯市。1998年5月，十师正式向兵团上报《关于设立北屯市的请示》，建议采用师市合一的方式设立北屯市。2002年10月，十师再次向兵团上报《关于设立北屯市的请示》。2007年9月，国务院以《关于进一步促进新疆经济社会发展的若干意见》文件，再次为北屯建设自治区直辖市提供法理依据。2010年5月17日至19日，中央新疆工作座谈会和中发[2010]9号文件再次明确提出：“支持北屯等新设城市的基础设施建设。”2010年，十师第三次向兵团上报《关于北屯建市工作的请示》。2011年12月5日，新疆维吾尔自治区人民政府《关于设立县级北屯市的请示》等文件资料呈送国务院办公厅、国家民政部。
2011年12月20日，《国务院关于同意新疆维吾尔自治区设立县级北屯市的批复》（国函[2011]161号）：设立县级北屯市。北屯市人民政府驻北屯镇团结路300号。北屯市由新疆维吾尔自治区直辖。12月27日，《新疆维吾尔自治区人民政府转发<国务院关于同意新疆维吾尔自治区设立县级北屯市批复>的通知》（新政发[2011]105号）：一、北屯市由自治区直辖，市人民政府驻北屯镇团结路300号，管理方式按有关文件规定（石河子市模式）执行。二、其他未尽事宜待北屯市挂牌后按有关法律程序和《中共新疆维吾尔自治区第八届委员会2011年第五次常委（扩大）会议纪要》（八届新党常[2011]5号）精神研究确定。
2011年12月28日，北屯市正式挂牌成立。北屯市为新疆维吾尔自治区直辖市，按照“师市合一”模式管理，其行政区划以现有北屯建成区为基础，以183团、187团、188团三个团场已确权土地作为北屯市市域行政区域范围，合计总面积910.5平方千米，总人口7.63万人。
