尉犁县有着悠久的历史，是古西域之尉犁国、渠犁国、山国等国地。西汉为尉犁国地，亦称尉黎，隶西域都护府。东汉后为焉耆国所兼并。唐设渠犁都督府。元明时期称“罗布淖尔”（蒙语，意为汇入多水的湖）。明末称“昆其”（维吾尔语，意为“皮匠”，显然因孔雀河流经该地而得名）。
清统一新疆后曾附属于吐鲁番额敏和卓。光绪十六年（1891）在英格可力，置抚辑招徕总局。光绪二十四年（1898年）设新平县（无城廓）。1914年因与云南新平县重，改为尉犁县，以古国名命名。后隶属焉耆道、焉耆行政区、焉耆专区。1954年属库尔勒专员公署管辖。1960年4月22日经国务院正式批准，尉犁县维文名称（孔雀，皮匠之意）音译改为“罗布淖尔”音译。1961年隶属巴州管辖。
1965年在调整市、镇建制中，将尉犁镇撤销。1984年复置尉犁镇。
2000年第五次人口普查，尉犁县常住总人口103681人，其中：尉犁镇13697人、西尼尔镇5683人、塔里木乡7226人、兴平乡10017人、团结乡4493人、墩阔坦乡3824人、喀尔曲尕乡4768人、阿克苏普乡2345人、古勒巴格乡8758人、兵团31团10333人、兵团32团8335人、兵团33团8487人、兵团34团8861人、兵团35团6851人。
2000年末，尉犁县总人口99636人，其中县属人口56490人。辖2个镇、7个乡：尉犁镇、西尼尔镇、团结乡、兴平乡、塔里木乡、东河滩乡、喀尔曲尕乡、阿克苏甫乡、古勒巴格乡。
2003年，尉犁县总面积59401.78平方千米，总人口109431人，辖2镇7乡：尉犁镇、西尼尔镇、塔里木乡、兴平乡、团结乡、墩阔坦乡、喀尔曲尕乡、阿克苏甫乡、古勒巴格乡。县政府驻尉犁镇。境内有：三十一团场、三十二团场、三十三团场、三十四团场、三十五团场。
2009年，将尉犁县的西尼尔镇划归库尔勒市管辖。区划调整后，尉犁县辖1个镇、7个乡：尉犁镇、塔里木乡、兴平乡、团结乡、墩阔坦乡、喀尔曲尕乡、阿克苏甫乡、古勒巴格乡。共有50个行政村、9个社区。
2010年第六次人口普查，尉犁县常住总人口96068人，其中：尉犁镇22474人，塔里木乡6713人，兴平乡10871人，团结乡7258人，墩阔坦乡4163人，喀尔曲尕乡3590人，阿克苏普乡2765人，古勒巴格乡5530人，兵团三十一团9291人，农二师三十三团12320人，兵团三十四团11093人。
【注：阿克苏甫乡为民政部门的写法，阿克苏普乡为统计部门的写法】