1958年9月29日，农一师党委研究决定在塔里木河上游阿拉尔垦区建立一所农业院校，并定名为塔里木河农业大学。
1958年10月15日，学校正式成立，规格为县团级，性质为半耕半读，归农一师领导。
1960年3月底，当时的国家农垦部部长王震同志来校视察，提议把农业大学改为农垦大学，并亲笔题写了“塔里木农垦大学”校名。
1960年4月，兵团党委向自治区党委呈文，提请将原农一师塔里木河农业大学更名为塔里木河农垦大学。1960年6月17日，自治区党委批复“同意将原塔里木河农业大学逐步扩大为一所综合性大学，并命名为塔里木农垦大学。
1961年4月21日，新疆生产建设兵团命令：“农一师塔里木河农业大学改名为新疆生产建设兵团塔里木农垦大学”，仍归农一师管理。
1962年10月，国家农业部决定塔里木农垦大学划归兵团领导，规格上升为旅级，由农一师代管。1965年，兵团党委任命农一师副政委肖有恩同志兼任塔里木农垦大学党委书记。
从1958年建校到文革前，塔里木农垦大学有农学、蚕桑两个本科专业，并有财会、水利、农机、园林、畜牧、土肥、果树等专科专业，共有9届43个毕业班。文革开始，学校解散，教师下放。
1966年5月，“文化大革命”开始，学校成立了以钟生哲同志为组长的9人文革领导小组，同年8月，原文革领导小组被迫解散。1966年12月16日，农一师党委调任14场政委胡泰昌同志为校党委副书记。1968年10月28日，农一师临时党委批复塔里木农垦大学成立“革命委员会”，由李福民等五人组成。1969年4月26日，农一师党委决定撤销塔里木农垦大学建制，原校址改为农一师毛泽东思想学习班，学校教师除少部分留在学习班外，大部分被分配到塔里木河南岸各团场参加劳动。
1975年5月，自治区党委决定在巴楚县成立南疆农学院，1975年12月13日，阿克苏地委决定在原塔里木农垦大学校址成立南疆农学院塔里木教学点，规格为县级，并开始招收工农兵学员（即普通班）。阿克苏地委任命刘开元同志和陈子翔同志为教学点党委副书记。设农学系、农田水利工程系、农业机械系、畜牧兽医系。
1976年3月开始招收第一期109名工农兵学员。同年10月又招收第二期学员116名，到1977年底共招收农学、水利、果树、农机、畜牧等5个专业8个普通班。
1976年8月26日，自治区党委发布新党字[76]38号文件，决定撤销南疆农学院塔里木教学点，恢复塔里木农垦大学，由阿克苏地区领导。1976年11月阿克苏地委任命郭新志同志为校党委副书记、校长，苏来曼·达吾提同志为校党委副书记、副校长。1977年8月13日中央召开全国高校招生工作会议，废止选送学员的做法，实行全国统一考试，择优录取。我校于1978年3月10日举行了恢复高考后的第一届（即77届）统招大学生开学典礼。
1977年底，全国恢复高考，自治区给我校下达了203名招生计划，招收农学、农田水利、畜牧、果林四个本科专业，1978年3月10日举行了开学典礼。到1998年建校四十周年，学校已有到8个本科专业，20个专科专业，有农学系、园林系、畜牧兽医系、农业工程系、水利系、基础课部、生物基础课部、马列教研室、体育教研室等9个处级教学机构，共有20届209个本专科毕业班。
1978年12月28日，教育部报经国务院批准同意恢复塔里木农垦大学为普通高等农业院校。
1979年10月，学校升格为地（州）级，属自治区领导。
1982年1月自治区教育厅发文（新教高字[1982]01号）公布我校为国务院学位委员会确定的首批具有学士学位授予权的高等学校。1982年6月，国家恢复新疆生产建设兵团建制，学校又划归兵团领导。
1983年6月，原农牧渔业部决定并报请国务院批准，塔里木农垦大学实行农牧渔业部和新疆维吾尔自治区双重领导，以部为主的领导体制。从此，学校成为农牧渔业部部属院校，经费由部里统一划拨，日常事务由新疆生产建设兵团代管。
1998年6月，学校进行教学改革，把教学单位按照大学科重组，成立了植物科技学院、动物科技学院、农业工程学院、人文科学系、公共课部、成人教育学院。1999年9月，学校成立高等职业技术学院。2001年7月撤消人文系和公共课部，成立文理学院。2003年9月成立了信息工程学院和经济与管理学院。
2004年5月经教育部批准，更名为塔里木大学。
