汉武帝元封三年（公元前108年），汉破姑师，改称车师，博格达山以南称车师前国，今县境位于车师前国的西端。

麴氏高昌王国时（501~640年），其国内设3郡5县22城，其中无半县、始昌县，笃进城在县境内。唐贞观十四年（640年），平高昌后，设西州，管县五：前庭、交河、天山、蒲昌。其中天山县县治在今县境。清乾隆二十一年（1756年）十二月，其属地（即托克逊）18582亩划归额敏和卓管辖。清光绪十二年（1886年），设置吐鲁番直隶厅，辖东西南北4乡，今托克逊为西乡。民国十九年年（1930年），升格为托克逊设治局；民国二十四年（1935年）置县，隶属焉耆行政区管辖；民国二十七年（1938年），改隶迪化行政区管辖。

2015年4月，国务院批复同意吐鲁番地区撤地区设市，托克逊县隶属于吐鲁番市。

吐鲁番市历史沿革：

西汉时期，吐鲁番是车师前国的都城。

唐贞观十四年，平高昌后，设西州，管县五：前庭、交河、天山、蒲昌。

吐鲁番是古丝绸之路上的重镇，有四千多年的文化积淀。

已发现文化遗址200余处，出土了从史前到近代4万多件文物。

吐鲁番至少使用过18种以上的古文字、25种语言。