縣名因處鞏乃斯河上游，另取“新源”，為新開墾的草原或新開拓的原野之意。哈薩克語稱鞏乃斯，“向陽”之意（據(jù)考證為突厥語，后來被蒙語、哈薩克語演變而得）。
自兩漢迤晉皆為烏孫國地，至隋唐其地為西突厥兼并，改其國名為后漢那國，宋屬烏孫遜，遼至元為阿力麻里行省，明為衛(wèi)拉特，清時新源被置為厄魯特營游牧地。1888年設(shè)寧遠縣，為寧遠縣（后改為伊寧縣）一部。1930年鞏留設(shè)縣治后，為鞏留縣東部牧區(qū)。1939年4月經(jīng)新疆省政府批準(zhǔn)設(shè)立恰克滿設(shè)治局，1942年更名為新源設(shè)治局。1946年置新源縣（辭海釋為1945年）。
1946年設(shè)三個區(qū)。1951年設(shè)3區(qū)，32鄉(xiāng)。1953年設(shè)5區(qū)，20鄉(xiāng)。1956年增設(shè)第六區(qū)及3個鄉(xiāng)。1958年撤銷區(qū)鄉(xiāng)建制，成立6個公社，49個生產(chǎn)大隊。此后幾經(jīng)分合。1980年設(shè)新源鎮(zhèn)。1983年地名調(diào)查結(jié)束后，恢復(fù)以地名命名的社隊，全縣有1個鎮(zhèn)、8個公社、6個縣屬公社級國營農(nóng)牧場，4個居委會、67個大隊、14個社辦農(nóng)牧場。1984年撤社隊設(shè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）、村，增設(shè)則克臺鎮(zhèn)、坎蘇鄉(xiāng)、吐爾根鄉(xiāng)。
1996年，新源縣轄5個鎮(zhèn)、5個鄉(xiāng)：新源鎮(zhèn)、則克臺鎮(zhèn)、阿熱勒托別鎮(zhèn)、那拉提鎮(zhèn)、塔勒德鎮(zhèn)、坎蘇鄉(xiāng)、吐爾根鄉(xiāng)、別斯托別鄉(xiāng)、喀拉布拉鄉(xiāng)、阿勒瑪勒鄉(xiāng)。
2000年第五次人口普查，新源縣常住總?cè)丝?69842人，其中：新源鎮(zhèn)43027人、則克臺鎮(zhèn)21918人、阿熱勒托別鎮(zhèn)29390人、塔勒德鎮(zhèn)25356人、那拉提鎮(zhèn)25986人、別斯托別鄉(xiāng)25415人、坎蘇鄉(xiāng)10772人、哈拉布拉鄉(xiāng)17381人、阿勒烏勒鄉(xiāng)10397人、吐爾根鄉(xiāng)8490人、牡爾根農(nóng)場3109人、公安農(nóng)場2791人、前進牧場3624人、高潮牧場3572人、野果改良場2138人、鞏乃斯種羊場7193人、新源馬場2988人、兵團七十一團13464人、兵團七十二團12831人。
？年，設(shè)立肖爾布拉克鎮(zhèn)；撤銷則克臺鎮(zhèn)、別斯托別鄉(xiāng)，并入新源鎮(zhèn)【注：民政部2013年鄉(xiāng)級代碼仍沒有這兩個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，而統(tǒng)計部門、新源縣政府網(wǎng)站一直有這兩個網(wǎng)站】。
2003年，新源縣總面積7583.43平方千米，總?cè)丝?96793人。轄5鎮(zhèn)、4鄉(xiāng)：新源鎮(zhèn)、阿熱勒托別鎮(zhèn)、那拉提鎮(zhèn)、塔勒德鎮(zhèn)、肖爾布拉克鎮(zhèn)、吐爾根鄉(xiāng)、坎蘇鄉(xiāng)、阿勒瑪勒鄉(xiāng)、喀拉布拉鄉(xiāng)。縣政府駐新源鎮(zhèn)。【一說，6個鎮(zhèn)、5個鄉(xiāng)，4個居委會、108個行政村】
2010年第六次人口普查，新源縣常住總?cè)丝?82718人，其中：新源鎮(zhèn)51188人，則克臺鎮(zhèn)24645人，阿熱勒托別鎮(zhèn)27037人，塔勒德鎮(zhèn)23432人，那拉提鎮(zhèn)27572人，肖爾布拉克鎮(zhèn)9338人，別斯托別鄉(xiāng)28896人，坎蘇鄉(xiāng)10902人，喀拉布拉鄉(xiāng)20622人，阿勒瑪勒鄉(xiāng)15972人，吐爾根鄉(xiāng)11481人，種羊場7884人，公安農(nóng)場3229人，兵團七十一團10961人，兵團七十二團9559人。
2012年，撤銷喀拉布拉鄉(xiāng)，設(shè)立喀拉布拉鎮(zhèn)（新政函[2012]58號）。2014年10月21日，自治區(qū)政府（新政函[2014]184號）同意撤銷阿勒瑪勒鄉(xiāng)，設(shè)立阿勒瑪勒鎮(zhèn)。至此，全縣轄8個鎮(zhèn)、3個鄉(xiāng)：新源鎮(zhèn)、則克臺鎮(zhèn)、阿熱勒托別鎮(zhèn)、塔勒德鎮(zhèn)、那拉提鎮(zhèn)、肖爾布拉克鎮(zhèn)、喀拉布拉鎮(zhèn)、阿勒瑪勒鎮(zhèn)、別斯托別鄉(xiāng)、坎蘇鄉(xiāng)、吐爾根鄉(xiāng)。