近现代
1677年，白山派引噶尔丹进兵回疆，击败黑山派，开始准噶尔汗国的统治。1759年（乾隆二十四年），大清国击败准噶尔，平定大小和卓之乱以后，将焉耆定名为喀喇沙尔，派驻办事大臣一员。1759年（清乾隆二十四年），清于库尔勒设三品阿奇木伯克一员，管理库尔勒庄，并设守备驻军。
1867年（同治六年），浩罕汗国支持哲德沙尔汗国（Yettishar）夺取库尔勒。1877年（清光绪三年十月），清军收复库尔勒。维吾尔史家穆萨·赛拉米（Musa Sayrami）记载，1877年5月30日，哲德沙尔汗阿古柏（Yaqub Beg）在库尔勒被叶尔羌尼牙孜·哈基姆·伯克（Niyaz Hakim Beg）毒死[7]，但其他说法表示阿古柏是自杀或战死的[7][8]。
1887 年，荣赫鹏（Francis Younghusband）在从北京到印度的壮游中途经“库尔利亚”（Korlia）。他形容库尔勒城繁荣昌盛，周围乡村农作良好，耕地面积很多。玉米似乎是主要作物，但也种植水稻。有一个汉人小城，大约400码（370m）见方，泥墙高约35英尺（11m），还有一条护城河。角上有圆形堡垒，但城门没有。以南一英里是突厥城，但城墙已成废墟，城内有一条长约 700码（640m）的大街。“商店比喀喇沙尔（焉耆）好一些，但不如吐鲁番好。”[9]
1899年（清光绪二十五年），喀喇沙尔直隶厅升为焉耆府。库尔勒为焉耆府治地。
1917年（民国六年），设库尔勒县佐，属焉耆县。1920年（民国九年）7月11日，设焉耆道，辖库尔勒县佐。1930年（民国十九年），焉耆道改为焉耆行政长官公署，同年库尔勒县佐改为设治局，属焉耆行政长官公署。1939年（民国二十八年），库尔勒设治局升格为县，属焉耆行政督察专员公署。
1950年4月12日，焉耆专员公署成立，库尔勒县为焉耆专署辖治。1954年6月，撤销焉耆专员公署，分别设置巴音郭楞蒙古自治区（辖焉耆回族自治县、和靖县、和硕县，州府驻焉耆）和库尔勒专署（辖库尔勒县、轮台县、尉犁县、婼羌县、且末县）。库尔勒县为库尔勒专署辖治。1960年12月1日，库尔勒专署并入巴音郭楞蒙古自治州，州府由焉耆县南迁库尔勒县城。1979年6月23日，划出库尔勒县的库尔勒镇、新城、团结3个办事处和铁克其、英下、恰尔巴格3个公社，以及原属焉耆县的塔什店办事处，成立库尔勒市。同年9月30日，库尔勒市正式成立，由巴音郭楞蒙古自治州领导。
1983年8月19日，撤销库尔勒县，县所辖区域并入库尔勒市。1984年4月10日，库尔勒县正式并入库尔勒市，仍隶属巴音郭楞蒙古自治州。2009年7月20日，尉犁县西尼尔镇调整建制划归库尔勒市管辖。
2012年，境内中部设新疆生产建设兵团第二师的铁门关市。