魏晋南北朝时，为鲜卑、柔然、突厥等游牧民族据地。
唐贞观十四年（640年），唐朝于天山北麓设庭州，下辖的轮台县治就在现今县境内的大破城。北庭都护府下设的静塞军就在轮台境内。
两宋时期，先属高昌国，后为西辽属地。
元代，轮台由设在别失八里宣慰司管辖。元末，为瓦喇游牧区。
明代，先后为和硕特部、额鲁特部所据。
清乾隆二十七年（1762年），清政府于境内古牧地建辑怀城。翌年，设迪化直隶州，古牧地一带为该州所辖。光绪十年（1884年），新疆建省后，古牧地一带属迪化县治范围。
民国十年（1921年），设置县佐，取名乾德，仍属迪化县署。
民国十七年（1928年），正式建立乾德县治，县治驻三道坝（今三道坝镇）。
1953年11月20日更名为“米泉县”，因此地多泉又盛产大米而得名，县政府驻地迁移到古牧地（今古牧地镇）。
1996年12月30日，经国务院批准，撤销米泉县，设立米泉市。
2007年6月30日，撤销米泉市和乌鲁木齐市东山区，设立乌鲁木齐市米东区，以原米泉市和乌鲁木齐市东山区的行政区域为米东区的行政区域。
2007年8月1日，米东区正式挂牌成立。行政区域面积3407.42平方千米，城市建成区40平方千米。辖5镇2乡6个街道，总人口33万人，区人民政府驻府前中路。
2007年10月，乌鲁木齐市政府决定将原东山区芦草沟乡的葛家沟村、石仁子沟村和涝坝沟村整建制划归水磨沟区管辖（水磨沟区面积增加186平方千米）。