天池古稱瑤池，唐太宗時曾在博格達峰下設立過“瑤池都護府”；“天池”大約出現在不到兩百年前，可能是取天鏡、神池兩詞各一字合成的，曾名海子、龍潭、瑤池、神池等；清乾隆四十八年（1783年），新疆都統明亮曾到博格達山、天池勘察地形，開石引水 。

1958年，沿三工河谷修建了一條直通天池的登山公路 。

1980年6月，新疆維吾爾自治區人民政府以博格達峰為中心，建立了天池自然保護區。

1982年11月，新疆天山天池被國務院批準為第一批44處國家重點風景名勝區。

1990年3月27日，聯合國教科文組織批準中國溫帶荒漠區博格達峰北麓生物圈保護區加入聯合國人和生物圈計劃，它以保護博格達峰北麓的生物多樣性與天池自然景觀為主，為國內以及世界保護與合理利用荒漠提供樣板。8月，由聯合國教科文組織批準，以天山天池為中心，建立了博格達峰“國際人與自然生物圈保護區”保護網絡。保護區面積約1600平方公里。

1993年，國家建設部批準《天山天池風景名勝區總體規劃》。

2000年，天山天池被國家旅游局評定為首批國家AAAA級風景區；同時天池兩線公路開通，形成了天池—達坂城—吐魯番環形黃金旅游線路。

2004年，被列入中國濕地保護區名錄。

2006年2月，被《環球游報》等全國31個省市都市報共同評選為“中國最值得外國人去的50個地方”之一。

2006年12月，被國際強勢旅游組織評為全國15家“中國最佳旅游去處”之一。

2007年，成為國家旅游局評定的全國首批66處國家5A級風景旅游區；

2009年，被授予第五批國家地質公園稱號，納入第二批中國國家自然遺產預備名錄 。

2013年，被列入聯合國教科文組織世界遺產名錄。

2014年）7月16日，國家文化部網站發布了《關于公示第四批國家級非物質文化遺產代表性項目名錄推薦項目名單的公告》，新疆天山天池管理委員會申報的“西王母神話”入選該名錄。

2014年7月23日，正式對游客開放運營的馬牙山索道項目。

2014年09月03日，“天山天池地質災害防治與生態保護關鍵技術及應用”通過。

2015年6月，天山天池的西王母神話列入中國第四批國家級非物質文化遺產代表性項目 。

2015年6月，天山天池舉辦中國健身名山登山賽天山天池站。