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阿勒泰地区历史悠久，早在新石器时期这里就有人类活动。
历史上，这里属漠北草原向西延伸的部分，地处亚洲东部与中部草原带之间，曾长期与蒙古高原西部、叶尼塞河上游和鄂毕河上游、塔尔巴哈台山北麓地区作为一个相对整体的政治地域单元，成为中国北方游牧部族民族西迁东往的通道和生息、角逐之地。
公元前五世纪前后，阿尔泰山周围为塞人等部族游牧之地。
秦汉之际，呼揭人游牧于阿尔泰山一带。
汉文帝前元四年（前176年），匈奴征服呼揭及其旁国，这里成为“匈奴右地”。
西汉神爵二年（前60年），匈奴内乱，其日逐王先贤掸率部归汉，汉朝设西域都护府，今阿勒泰地区属西域都护府辖地。
东汉初年，匈奴分裂为南北两部，北匈奴强部呼衍王的封地即在今阿勒泰地区境内。
东汉永元三年（91年）后，北匈奴逐渐西迁，鲜卑人尽据匈奴故地，今阿勒泰地区归其控制，属鲜卑右地。
东汉末年，鲜卑汗国衰落，原居于此的土著呼揭人乘机复国，汉文史籍称其为“呼得”。
牧民东晋元兴年（402年），柔然兴起，征服呼得，将游牧于东部天山的突厥北迁至金山（阿尔泰山）西南，今阿勒泰地区遂为突厥的游牧之地。
隋开皇三年（583年），突厥汗国分裂，此后西突厥汗国建立，今阿勒泰地区属其疆域。
隋大业元年（605年），铁勒各部反抗西突厥压迫，发动起义，推举薛延陀部首领乙失钵为“野口至可汗”（“野口至”今译为“额尔齐斯”），建立铁勒汗国，今阿勒泰地区时为薛延陀人的游牧之地。
隋大业十一年（615年）前后，西突厥射匮可汗强盛，东征铁勒汗国，乙失钵遂取消可汗称号，降服于西突厥汗国。
唐武德年间（618—626年），西突厥统叶护可汗雄强，多次率众东征铁勒，薛延陀部举族东迁漠北草原，今阿勒泰地区成为西突厥部落游牧地。
唐贞观二十二年（648年），西突厥叶护阿史那贺鲁东投唐朝，唐太宗在庭州（今新疆吉木萨尔县北庭故城）设立瑶池都督府，以阿史那贺鲁为都督，今阿勒泰地区为瑶池都督府辖地。
永徽二年（651年）阿史那贺鲁叛唐，至显庆二年（657年）被唐朝平定。
此后，唐朝开始在今阿勒泰地区域内先后设立沙陀州都督府、大漠州都督府、金附州都督府等羁縻州府，分别管理西突厥沙陀部、葛逻禄炽俟部、葛逻禄部。
长安二年（702年），武则天设立北庭都护府，今阿勒泰地区归其管辖。
此后，今阿勒泰地区相继成为回纥汗国和黠嘎斯汗国势力范围。
至后唐同光二年（924年），阿尔泰山周围各部族归附于契丹，今阿勒泰地游牧着合鲁（葛逻禄）、纥里迄斯（黠嘎斯）、乃蛮等部族。