清代，二工地区向后隶属镇迪道、迪化直隶州及迪化县管辖。
1934年，归迪化县第四区管辖。
1944年，归迪化县西北乡管辖。
新中国成立后，1950年，二工地区的团结乡、民主乡属迪化市七区管辖。
1956年，撤乡并区时，二工乡、三工乡与四十户乡合并为四工乡。
1958年，四工乡的南部，原二工乡、三工乡地区划给乌鲁木齐市郊区；9月，市郊区管辖的团结乡、民主乡、二工乡、三工乡的高级农业社合并，建立红旗人民公社。
1959年12月，并归乌鲁木齐县管辖。
1981年12月，改红旗公社为二工公社。
1984年，成立二工乡。
2000年，按乌鲁木齐县近郊四乡统一收归城市各区管理的规定，二工乡移交乌鲁木齐市新市区管理，原所辖九家湾村划归乌鲁木齐市沙依巴克区管理，其中九家湾村八队（现百园路新村），按照属地管理的原则，仍由二工乡管辖。
2011年3月，两区合并后更名为高新区（新市区）二工乡，沿用至今。