据现有考古证据和文献记载，新疆地区于公元1至3世纪就已经开始使用棉布，约6世纪时就已种植棉花，而东汉时期就已经开始使用棉布。
据《梁书．诸夷列传》记载：（高昌国）多草木，草实如茧，茧中丝如细纑，名为白叠子，国人多取织以为布。布甚软白，交市用焉。
高昌国故地为吐鲁番一带，白叠子为中国古代对棉花的称呼之一；而虽然《梁书》成书于唐贞观十年（636），但记载的是南朝萧梁史事。所以在出土文物与现有文献记载的“二重证据”证明下，新疆于6世纪就已经有采棉织成白布用来交易的历史。
不过，虽然新疆很早就有棉花种植与绵纺技术，但规模始终不大，即使清乾隆年间两次“平准噶尔部”、一次“平定回部”，列入乾隆帝的“十全武功”，代表清廷开始在新疆屯垦，但政策始终未能明确，对内陆商民在新疆活动也多加限制，使植棉规模受限。
清道光十一年（1831），朝廷颁布“招民开垦”上谕，才让以棉花为代表的经济作物种植面积逐步扩大、产量提高。
清光绪十年（1884），新疆建省（甘肃新疆省），在和田、吐鲁番、疏勒等地建立农林试验场、讲习所、农务研究所和农林学堂，相继设立官办和私人银号，向棉农提供贷款。
与此同时，俄罗斯帝国为了改善进口的新疆棉花品质，由华俄道胜银行喀什噶尔分行订购了相当数量的美国棉种，无偿分发给当地棉农。到了光绪末年，新疆种植棉花的地区遍及南疆数县和东部吐鲁番地区，北疆昌吉亦有种植，而吐鲁番又逐渐取代南疆西部传统棉区，成为新疆最重要的产棉区。
辛亥革命爆发后，在杨增新主政新疆17年期间，特别注重棉业发展。
1914年，新疆棉田面积有42万亩、棉年产量400万斤；1918年虽然棉田面积稍减为40万亩，但产量却暴增五倍、达2,100万斤。到了盛世才主政时期，为增加棉花出口与地方财政收入，积极鼓励全省棉花增产，并在棉种、耕作技术、机械上给予改良和支持，提供优惠政策（免息春耕贷款、发放棉种）。到了1940年，新疆棉产高达2,800万斤，原先每公顷仅能收获五六百斤劣质棉花，提升至1200至1400斤的优质棉花。而后受到苏联减少进口新疆棉花，以及1940年代后期政局动荡影响，新疆棉产才呈现萎缩。
1949年后，新疆自治区工业产值仅占国民经济的30％，现代化工业产值也只有17％，不但基础弱、门类少，超过七成以上的工业集中在东部沿海地区，布局严重失衡。全新疆仅有棉纺织手工工厂10多家，年产值仅8.3万元人民币。
在“国民经济恢复时期”后，1953年起中国开始实施“一五计划”，既要合理利用和改建东北、上海等已有的工业基础，又要在内陆中西部新建工业基地。毛泽东也于1956年发表《论十大关系》时提到：“好好利用和发展沿海的工业老底子，可以使我们更有力量来发展和支持内陆工业”，眼见新疆原产大量优质棉花等原物料，又有清末至民国时期的棉纺业基础，非常适合发展纺织业，因此在1950年代至1960年代，约有14个来自全中国各地的工厂迁往新疆。
在上海招聘借调技术工人320名后，于1952年建成乌鲁木齐水磨沟的“七一棉纺织厂”随即投入生产，拥有棉纺纱锭3.17万锭、布机1,224台，成为新疆第一家现代化棉纺企业，年产白厂丝67公吨、丝织品92万公尺。1958年，天津四个棉杂生产合作社职工300多人迁往新疆石河子，成立“八一棉织厂”，后改名石河子织染厂；1960年，上海市汇新、汇建、汇成、汇群织布厂161名职工、连同家属600余人先后迁入阿克苏，成立“胜利棉织厂”，后改名阿克苏立新棉纺织厂；1963年，北京大兴县试验棉织工厂迁往伊犁奎屯，成立“七一棉纺织厂”，后改名奎屯棉纺织厂。由于当时新疆为管辖，故工厂多有师级番号的建置。
1965年7月，周恩来在新疆考察时指出：新疆首先要发展农业，抓好粮食生产，解决吃饭问题。还要大力发展棉花，争取为国家多做贡献。1966年1月，周恩来在全国棉花生产会议上专门对新疆棉花生产作出指示：一是新疆要在1965年棉花单产60斤的基础上，1966年要进一步提高单产，在三、五年内达到或超过苏联1964年单产92斤的水平；二是新疆棉花生产布局要调整，应在南疆扩大棉花种植面积。
1965年，新疆纺织工业总产值达1.92亿元人民币，占新疆工业总产值的13.71％，创下历史新高。翌年，纺织工业产值虽然略减至1亿5,651万元人民币，但与粮油加工业合计后，在全兵团工业总产值占比达到52.7％，显示以纺织、食品为主的农副产品行业，在新疆经济结构中居于主要地位。
改革开放后，新疆纺织工业产值更是获得飞速增长，从1978年的1.27亿元，至2007年已达36.6亿元，仅次于化工业的39亿元。2018年生产规模占中国比重的83. 3%，占全球比例19. 8%，单产居世界第一。
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