Miasto stało się ważnym garnizonem w północno-zachodnich Chinach. Kiedy w latach 60. XIX wieku wybuchło w Sinciangu powstanie muzułmanów, Dihua zostało zajęte przez buntowników w 1864 roku, jednak ostatecznie miasto odbiły wojska Qingów pod dowództwem Zuo Zongtanga w 1876 roku. W 1884 utworzono odrębną prowincję Sinciang, a Dihua ustanowiono jej stolicą. Nastąpił szybki rozwój Dihua, które stało się największym miastem i centrum handlu w Azji Środkowej. Znaczenie handlowe i strategiczne skłoniło Rosjan i Brytyjczyków do podjęcia nieudanych prób utworzenia strefy wpływów w Sinciangu, w ostatnich latach panowania dynastii Qing.
1 lutego 1954 roku zmieniono nazwę miasta na Urumczi. Po 1949 roku miasto było rozwijane nie tylko jako stolica regionu i centrum kulturowe, ale również jako główna baza przemysłowa. Dodatkowo podjęto starania o powiększenie pobliskich pól uprawnych (u podnóży Tienszanu) oraz poprawę wydajności produkcji rolnej regionu poprzez mechanizację. Rozwój nastąpił dzięki dużym zasobom surowców mineralnych i przebiegającej przez miasto magistrali kolejowej z Lanzhou.
W lipcu 2009 w mieście wybuchły zamieszki, spowodowane konfliktami pomiędzy Ujgurami a Chińczykami Han.