漢為焉耆國地。也有說“焉耆”源于“員渠”。清乾隆年間將焉耆改名“喀喇沙爾”意為雄偉、神圣的城。光緒年間又恢復了古地名。《大唐西域記》作阿耆尼，系焉耆的梵語化地名，梵語意為“火”。

公元前五世紀即為西域三十六國之一。漢神爵二年（公元前六十年）焉耆歸屬西域都護府，國都為員渠城。北魏太平真君九年（448年）置焉耆鎮，唐貞觀二十二年（648年）設焉耆都督府，屬安西都護府。宋屬高昌回鶻及西遼。元代屬別失八里，名亦力巴力。明朝又稱察理什。清乾隆二十二年間焉耆改為“喀喇沙爾”，乾隆二十四年（1759年）設喀喇沙爾辦事大臣，光緒八年（1882年）置喀喇沙爾直隸廳，光緒十四年（1898）改為焉耆府。

民國二年（1913年）置焉耆縣，屬焉耆府。民國九年（1920年）焉耆府改焉耆道，1928年改為焉耆行政區，1943年改焉耆專區。1954年3月成立焉耆回族自治縣，隸屬巴州，自治州政府駐焉耆，1960年州政府由焉耆遷庫爾勒。

1996年，焉耆回族自治縣轄1個鎮、7個鄉：焉耆鎮、四十里城子鄉、七個星鄉、包爾海鄉、查汗來開鄉、北大渠鄉、永寧鄉、五號渠鄉。

2000年，焉耆回族自治縣轄3個鎮、5個鄉。第五次人口普查，焉耆回族自治縣常住總人口117529人，其中：焉耆鎮29000人、七個星鎮12629人、永寧鎮18235人、北大渠鄉 9026人、五號渠鄉14791人、四十里城子鄉8722人、查汗采開鄉5841人、包爾海鄉6614人、王家莊牧場1221人、蘇海良種場1555人、兵團27團9895人。

2003年，焉耆回族自治縣總面積2429.32平方千米，總人口124724人，轄4鎮4鄉：焉耆鎮、七個星鎮、永寧鎮、四十里城子鎮、北大渠鄉、五號渠鄉、包爾海鄉、查汗采開鄉。縣政府駐焉耆鎮。

2010年第六次人口普查，焉耆回族自治縣常住總人口127628人，其中：焉耆鎮37649人，七個星鎮13352人，永寧鎮16955人，四十里城子鎮8908人，北大渠鄉10204人，五號渠鄉18159人，查汗采開鄉4513人，包爾海鄉5847人，王家莊牧場1642人，蘇海良種場1771人，兵團二十七團8628人。