吉木乃縣在歷史上是我國北方古代諸多民族的游牧地。2000多年來始終在我國中央王朝的有效管轄、治理之下。公元前五世紀塞種人在此地游牧。秦漢時，呼揭、匈奴相繼駐牧于此。魏晉南北朝時為柔然、突厥薛延陀部等民族駐牧。隋唐之際，為西突厥葛邏祿牧地。唐王朝先后設大漠、陰山、金山都護府管轄其地。五代宋、遼時期，克烈、乃蠻等部在此游牧。西遼曾在此設西部招討司。宋嘉泰四年（公元1204年），蒙古鐵木真征服乃蠻，乃蠻西遷，斡亦刺惕部崛起，本地為窩闊臺封地，設尚書省、行省。

    明朝之際，稱斡亦刺惕為瓦刺，即史稱四衛(wèi)拉特。清領正朔之后，四衛(wèi)拉特部先后臣屬清廷，時準噶爾部噶爾丹隸叛無常，康熙帝曾三次親征，于康熙三十五年（公元1696年）盡服準噶爾部，準噶爾由定邊將軍治下。雍正十二年（公元1735年），清廷準左列將軍策凌奏議同意喀爾喀與準噶爾部牧地以阿爾泰嶺、哈巴、博爾濟（縣名異譯）為界。清乾隆二十年（公元1755年），清朝平定準噶爾。清乾隆二十四年（公元1759年），清平定大小和卓叛亂，統(tǒng)一新疆。清乾隆二十七年（公元1762年），清設“總統(tǒng)伊犁等處將軍”，統(tǒng)轄天山南北路，本地屬將軍治下塔爾巴哈臺參贊大臣管理。清同治六年（公元1867年），清設布倫托海辦事大臣兼領塔城、阿爾泰事務，1869年撤布倫托海辦事大臣，阿爾泰仍歸科布多參贊大臣管理。1906年科布多、阿爾泰分治，吉木乃始屬阿爾泰辦事大臣治下，直屬清理藩院。

    1912年中華民國成立，阿爾泰作為特別區(qū)，直屬中央政府，任原阿爾泰辦事大臣帕勒塔親王為阿爾泰辦事長官。1916年設吉木乃縣佐。1919年4月北京中央政府決定改阿爾泰區(qū)為阿山道，歸入新疆省統(tǒng)轄。民國十九年（1930年）十月，吉木乃縣佐升格為縣，屬阿山道管轄。1933年達列里汗·艾林任吉木乃縣縣長。1934年后，阿山道改為行政區(qū)、行署、專員公署。1954年經(jīng)國務院批準為區(qū)別蒙古國和蘇聯(lián)的阿爾泰名稱，改稱阿勒泰專區(qū)，吉木乃縣一直隸屬阿勒泰地區(qū)。設縣之初，吉木乃區(qū)域較大，后因與和布克賽爾縣劃分薩吾山界線，以及草場隸屬，陸續(xù)減少部分轄區(qū)面積。在社會主義建設中，阿勒泰地區(qū)又對吉木乃縣與鄰縣相鄰的牧場和耕地作了部分調整。1989年，阿勒泰地區(qū)行署根據(jù)自治區(qū)人民政府指示，組織各縣進行縣界勘定工作，第一次全面確定各縣的行政區(qū)劃界線。
 
    吉木乃縣自古為多民族聚居之地，主要以哈薩克族為主，據(jù)吉木乃縣委統(tǒng)戰(zhàn)部1953年民族人口統(tǒng)計，當時吉木乃縣共有６個民族，有1950戶，即哈薩克族、維吾爾族、回族、漢族、蒙古族、塔塔爾族，全縣哈薩克族為最多，其它為數(shù)很少，哈薩克族共有1854戶，占全縣總戶數(shù)的95％；維吾爾族共有54戶，占全縣總戶數(shù)的2.7％；蒙古族共有18戶，占全縣總戶數(shù)0.9％；回族有14戶，占全縣戶數(shù)0.7％，漢族有７戶，占全縣總戶數(shù) 0.3％，塔塔爾族共有３戶，占全縣總戶數(shù)的0.1％。此后幾十年，民族結構有所改變，陸續(xù)有其它民族遷入，縣境內至今已有16個民族。