溫泉，系蒙古語“阿日相”的意譯，因縣多溫泉，故名。又名博格達爾，蒙古語，意為“神山的背后”。

秦漢時為匈奴、烏孫的領地。隋唐時屬安突厥地。清乾隆平定準噶爾叛亂后，派遣蒙古察哈爾部老八旗駐防在這一帶。清代為精河直隸廳轄境。1938年由博樂縣析置溫泉設治局于此。1941年改為溫泉縣，屬伊犁行政區。1954年后屬博爾塔拉蒙古自治州。

1996年，溫泉縣轄2個鎮、4個鄉：博格達爾鎮、哈日布呼鎮、安格里格鄉、查干屯格鄉、塔秀鄉、扎勒木特鄉。縣政府駐博格達爾鎮。設有孟克牧場、昆得侖牧場、呼和托哈種畜場。境內駐有新疆生產建設兵團農五師87團、88團及自治州哈夏林場。

2000年第五次人口普查，溫泉縣常住總人口65641人，其中：博格達爾鎮7846人、哈日布呼鎮13841人、安格里格鄉 9822人、查干屯格鄉7540人、扎勒木特鄉2491人、塔秀鄉6291人、呼和托哈種畜場5828人、昆得侖牧場3201人、兵團87團場4975人、兵團88團場3806人。

2003年，全縣總面積5904.85平方千米，總人口73071人。轄2鎮、4鄉：博格達爾鎮、哈日布呼鎮、安格里格鄉、扎勒木特鄉、查干屯格鄉、塔秀鄉。縣政府駐博格達爾鎮。

2010年第六次人口普查，溫泉縣常住總人口66502人，其中：博格達爾鎮9370人，哈日布呼鎮13513人，安格里格鄉9423人，查干屯格鄉6161人，扎勒木特鄉3030人，塔秀鄉6093人，呼和托哈種畜場6124人，昆得侖牧場3169人，孟克牧場225人，兵團八十七團4852人，兵團八十八團4542人。

2014年5月26日，自治區政府（新政函[2014]79號）批復同意撤銷安格里格鄉，設立安格里格鎮。調整后，全縣轄3個鎮、3個鄉：博格達爾鎮、哈日布呼鎮、安格里格鎮、查干屯格鄉、扎勒木特鄉、塔秀鄉。