西汉以前，乌尔禾区极少有人定居，是塞种人、月氏、乌孙、突厥、回鹘等古老民族的游牧地。西汉前乌尔禾属姑师国；
两汉、三国和两晋期间，属于乌孙国管辖；
南北朝时期，属于高车国管辖；
隋唐时期，属于西突厥铁勒部；武周时归北庭大都护府管辖；
五代时属于高昌回鹘王国；
宋代为西辽回鹘地；
元代为别失八里行尚书省管辖，13世纪时为成吉思汗三儿子窝阔台的封地；
清乾隆三十六年（1771年），蒙古族土尔扈特部从伏尔加河流域东归祖国后，舍楞属下的358户进入乌尔禾白杨河流域，后乌尔禾改为受封的布延图亲王策伯克多尔济的封地，以后才有人定居。乾隆四十三年（1778年）后属绥来县（今玛纳斯县）管辖；
民国四年（1915年）后，划归沙湾县管辖；
民国十八年（1929年），属和什托洛盖治局管辖；
民国三十二年（1943年），划归克拉玛依市；
1958年4月，新疆生产建设兵团农七师一三七团农垦大军进驻乌尔禾；
1959年1月，克拉玛依市人民委员会在乌尔禾设立街道办事处；
1979年，新疆石油管理局在乌尔禾成立探井公司，开始基地建设；
1982年2月，克拉玛依设立乌尔禾区。至此，乌尔禾地区形成了区、乡两级政权建置；
1990年，新疆维吾尔自治区恢复克拉玛依为设区的地级市，1990年12月26日至28日，乌尔禾区第二届人民代表大会第一次会议恢复乌尔禾区，1991年8月11日正式办公。