1930年析布尔津县置，属新疆省。治所在今新疆吉木乃县西北吉木乃。1962年徙治托普铁热克镇(今吉木乃县)。

在新疆维吾尔自治区西北部、萨吾尔山北麓。属阿勒泰地区。面积 8222 平方千米。人口3.7万。县人民政府驻托普铁热克镇。“吉木乃”原系民族名，为乌古斯汗国九姓氏族之一“吉别乃”的音译演变。清朝平定准噶尔部后，隶属伊犁将军辖下的塔尔巴哈台参赞大臣管理，1906年科布多、阿勒泰分治时划归阿勒泰办事大臣管辖。1916年设县佐，1930年正式建县。1951年成立吉木乃县人民政府，属阿勒泰专区，县城始设在老吉木乃县。1962年原县城划归农十师一八六团管辖，县城迁至托普铁热克镇。1970年属阿勒泰地区。地处萨吾尔山以北、额尔齐斯河南岸，南部山区是有名的萨吾尔山冬牧场，萨吾尔山最高峰木斯岛山海拔 3835 米，终年为冰川覆盖，冰川面积达13平方千米，是良好的夏季滑雪场。中部为冲积—洪积平原和断陷盆地，有四十多个大小山峦，西北部为库木托别沙漠，多为固定式和半固定式沙丘。耕地多分布在西部平原。属中温带大陆性干旱气候。有甘草、贝母、大芸、五灵芝等药用植物近百种。经济以牧为主，农牧结合。春小麦享有盛誉。矿产有煤、铜、石膏、石灰石、碱等。吉木乃口岸在民国初年就是中国新疆通往俄罗斯的六条主要通道之一。境内有229省道、319省道。县内山川景色优美雄奇，草原文化古迹众多，境内有吉恩斯汗墓、托海阔拉斯岩画、森塔斯湖石人等十余处旅游景区。