托克逊，维吾尔语，意为数字“九十”。旧称笃进，他古新、托克三等。据《突厥语词典》，“托克逊”系突厥语，意为“九乘十”，即九十之意。
椐史料记载：西汉时期西域三十六国之一的“山国”就在托克逊境内。南北朝时期为高昌国西镇城，是丝绸之路高昌到焉耆的必经之城。唐贞观十四年（公元640年）设天山县，属西州。清乾隆二十四年（1759年）建吐鲁番六城，托克逊为六城之一，属辟展办事大臣。光绪十二年（1886年）属吐鲁番直隶厅。
1913年在托克逊设立分县，隶属于吐鲁番县，1930年设托克逊设治局，1936年置托克逊县。1938年划归迪化行政区，1956年为自治区直属县，1970年归乌鲁木齐市领导，1975年归吐鲁番地区管辖至今。
1997年，全县辖3个镇、4个乡：托克逊镇、库米什镇、克尔碱镇、夏乡、郭勒布依乡、伊拉湖乡、博斯坦乡。
2000年第五次人口普查，托克逊县常住总人口102150人，其中：托克逊镇16723人、库米什镇1119人、库加依镇2011人、夏乡28083人、郭勒布衣乡18392人、伊拉湖乡15385人、博斯坦乡20437人。
2003年，托克逊县总面积16171.47平方千米。总人口107768人。辖3镇、4乡：托克逊镇、克尔碱镇、库米什镇、博斯坦乡、伊拉湖乡、夏乡、郭勒布依乡。【共有7个居委会、45个行政村，50个居民小组、246个村民小组。境内有2个农、林场】
2008年10月，《新疆维吾尔自治区政府关于调整乌鲁木齐市达坂城区与吐鲁番地区托克逊县行政区域界线的通知》（新政发[2008]72号）同意将乌鲁木齐市达坂城区的鱼儿沟街道、星火街道428.4平方公里划归吐鲁番地区托克逊县管理【2009年6月30日，托克逊县与乌鲁木齐市达坂城区关于调整行政区域界线的协议在乌鲁木齐市签订】。托克逊县接管后，于2009年初设立石烽镇（筹备办公室）。
2009年，克尔碱镇更名为库加依镇。2010年5月，石烽镇（筹）更名为阿乐惠镇并挂牌成立，下设鱼儿沟、南泉、阿拉沟3个社区。
2010年第六次人口普查，托克逊县常住总人口118221人，其中：托克逊镇29657人，库米什镇1389人，库加依镇3170人，阿乐惠镇3576人，夏乡25182人，郭勒布依乡18865人，伊拉湖乡15165人，博斯坦乡21217人。
2013年，自治区政府（新政函[2013]206号）批准同意撤销伊拉湖乡，设立伊拉湖镇。调整后，全县辖5个镇、3个乡：托克逊镇、库米什镇、库加依镇、阿乐惠镇、伊拉湖镇、夏乡、郭勒布依乡、博斯坦乡。