溫宿，漢代西域地名。維吾爾語稱“阿克蘇闊納協海爾”，即阿克蘇舊城意。也有解“溫宿”維吾爾語為“多水”之意。

漢為姑墨國地，唐為龜茲都督府姑墨州【秦漢之際為塔里木盆地邊緣城邦諸國溫宿國、姑墨國的一部分。唐代設溫宿州、姑墨州，隸屬安西都護府龜茲都督府管轄】。元明以來稱阿速。清乾隆二十四年（1759年）設阿克蘇辦事大臣駐此。光緒九年（1883年）設阿克蘇道、溫宿直隸州，道、直隸州治移駐阿克蘇新城（今阿克蘇）。光緒二十八年（1902年）升州為府，置溫宿縣，隸溫宿府（府治阿克蘇）。1929年后行政區劃均屬阿克蘇地區。1958年并入阿克蘇縣，1962年復置溫宿縣。

1996年，溫宿縣轄1個鎮、9個鄉：溫宿鎮、托乎拉鄉、阿熱勒鄉、恰格拉克鄉、吐木秀克鄉、佳木鄉、依希來木其鄉、克孜勒鄉、古勒阿瓦提鄉、包孜墩柯爾克孜族鄉。縣政府駐溫宿鎮。

2000年第五次人口普查，溫宿縣常住總人口219219人，其中：溫宿鎮33084人、托乎拉鄉12304人、阿熱勒鄉19320人、恰格拉克鄉13336人、吐木秀克鄉10230人、佳木鄉15671人、依希來木其鄉11614人、克孜勒鄉15757人、古勒阿瓦提鄉14074人、博孜墩柯爾克孜族鄉5426人、水稻農場6153人、青年農場5126人、共青團農場2561人、塔格拉克牧場2416人、博孜墩牧場2843人、薩瓦甫齊牧場2830人、恰其力克牧場1359人、佳木林場5864人、地區實驗林場7617人、兵團五團19791人、兵團六團11843人。

2003年，溫宿縣總面積14375.72平方千米，總人口220574人。轄5鎮5鄉：溫宿鎮、吐木秀克鎮、阿熱勒鎮（阿熱力鎮）、佳木鎮、克孜勒鎮、托乎拉鄉、依希來木其鄉、恰格拉克鄉、古勒阿瓦提鄉、博孜墩柯爾克孜族鄉。縣政府駐溫宿鎮。

2010年第六次人口普查，溫宿縣常住總人口233933人，其中：溫宿鎮42712人，吐木秀克鎮10715人，克孜勒鎮19545人，阿熱勒鎮23569人，佳木鎮18108人，托乎拉鄉12804人，恰格拉克鄉15728人，依希來木其鄉13047人，古勒阿瓦提鄉17798人，博孜墩柯爾克孜族鄉5235人，水稻農場6143人，青年農場6549人，共青團農場2111人，塔格拉克牧場3289人，博孜墩牧場2664人，薩瓦甫齊牧場2954人，恰其力克牧場1544人，佳木林場3393人，兵團五團17786人，兵團六團8239人。