博尔塔拉，蒙古语意为“银灰色的草原”。战国时期至西汉，博尔塔拉先后为塞种、月氏和乌孙的游牧地。魏晋南北朝时为柔然、悦般活动区域。唐朝在此设双河都督府，隶北庭大都护府，为西突厥游牧地。宋至元初属西辽。元时隶属阿里麻里行省，名“博落脱儿”，为卫拉特蒙古游牧地。明为瓦刺游牧地，名“瓦刺”。
清初为准噶尔部游牧地，乾隆二十二年（1757），察哈尔官兵驻防博尔塔拉。乾隆二十五年隶伊犁将军管辖。1888年设精河厅，隶镇迪道。1913年置精河县，1920年置博尔县，1942年置温泉县。1954年7月13日成立博尔塔拉蒙古自治州。1985年撤销博乐县，成立博乐市。
2000年第五次全国人口普查，博尔塔拉蒙古自治州常住总人口424040人。其中：博乐市224869人、精河县133530人、温泉县65641人。
2003年，博州总面积24895.68平方千米，总人口439607人，有蒙古族、维吾尔族、哈萨克族、回族、汉等35个民族。自治州辖1市2县，即博乐市、精河县、温泉县和阿拉山口口岸行政管理区。境内驻有新疆生产建设兵团农五师及其11个团场。自治州人民政府驻博乐市。
2010年第六次人口普查，博尔塔拉蒙古自治州常住总人口443680人，其中：博乐市235585人，精河县141593人，温泉县66502人。
2012年12月17日，国务院（国函[2012]205号）正式批准设立县级阿拉山口市，市政府驻阿拉套街道天山西街8号。阿拉山口市由博尔塔拉蒙古自治州管辖。12月28日，阿拉山口市政府正式挂牌成立。
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