漢朝設(shè)立西域都護(hù),今頭屯河轄區(qū)一帶正式納入漢朝版圖。
西魏廢帝元年(552),突厥擊滅柔然,突厥汗國(guó)建立,今烏魯木齊一帶盡歸其統(tǒng)轄。
唐武宗會(huì)昌年間(841-846),回鶻大規(guī)模西遷,其中一支至北庭、西州一帶,史稱“高昌回鶻”,今區(qū)境受其管轄。
1755年,清定西將軍永常率兵至烏魯木齊屯駐,今頭屯河一帶歸清朝直接管轄。
清政府在此設(shè)頭屯所堡,駐軍屯田。
1886年迪化州升為迪化府,增設(shè)迪化縣,設(shè)置農(nóng)官、鄉(xiāng)約管理村莊,今頭屯河區(qū)一帶屬迪化縣管轄。
1956年7月,市人民委員會(huì)決定設(shè)立頭屯河鎮(zhèn),直屬烏魯木齊市管轄。
1961年4月,頭屯河鎮(zhèn)升格為縣級(jí)頭屯河區(qū),1981年10月,又改稱為頭屯河區(qū)人民政府。