木壘林場成立於1956年11月，初建時定名為木壘水磨溝森林經營所，1959年更名為木壘水磨溝林場，1964年9月直屬自治區林業廳領導，更名為木壘林場，並改為企業管理，1966年3月併入奇台林場，1971年12月又從奇台林場分出，直屬自治區林業廳領導並恢復原名木壘林場，同年林場場部由水磨溝遷至木壘縣人民南路170號。1981年1月，林場由採伐企業改為經營性企業，主要任務是營林更新、恢復森林資源。2008年元月直屬自治區天山東部國有林管理局領導。2012年10月，根據自治區林業廳《關於自治區林業廳直屬國有林場體制改革機構編制方案的通知》（新林黨政字〔2012〕66號）檔案規定，進行國有山區林場改制，更名為新疆維吾爾自治區天山東部國有林管理局木壘分局，性質為全額撥款的事業單位，機構規格為縣（處）級，核定編制人數41人，內設機構7個（辦公室、資源和林政管理科、計畫資金管理科、組織勞動人事科、天保工程及公益林管理（產業）科、森林保護科、紀檢監察室）。
