1824年，一队由俄罗斯鄂木斯克出发的西伯利亚哥萨克军队在伊希姆河河岸建立了一个城堡，以后变成了阿克莫林斯克。

20世纪初，阿斯塔纳成为哈萨克斯坦的铁路枢纽，也为阿斯塔纳带来经济的影响。

斯大林时期，哈萨克斯坦有11个劳动营，其中最恶名昭彰的坐落于阿斯塔纳附近，是专门为斯大林政敌的配偶设立的。

1961年，这城市的名称改为切利诺格勒，阿斯塔纳成为垦荒运动的中心，目的是为了让阿斯塔纳成为苏联第二大的粮食生产地。在垦荒运动时有大量移民移入阿斯塔纳，而大多数的移民是俄罗斯族。

1991年，哈萨克斯坦独立后，这城市改称为阿克莫拉(白色坟墓之意）。

1995年，为了令北部俄罗斯族占多数的地区哈萨克化，哈萨克斯坦政府把阿克莫拉预备为新的首都。

1997年，哈萨克斯坦由阿拉木图迁都往阿克莫拉，并改称为现在的阿斯塔纳。哈萨克斯坦政府在阿拉木图还是首都时遇到了许多麻烦，例如阿拉木图在地震时遇到的风险，扩充土地时的不方便，再加上阿拉木图也离吉尔吉斯的边界太靠近了，哈萨克斯坦政府认为迁都似乎是个更好的决策。但当时迁都活动却不受到瞩目，对许多哈萨克人民来说，他们并不同意政府的看法，有人批评说阿斯塔纳在哈萨克斯坦草原上很孤立，往来交通不方便，而且在冬天时阿斯塔纳气候严峻。

2017年6月10日至9月10日，阿斯塔纳将举行世博会。已有75个国家和14个国际组织被确认参加阿斯塔纳世博会，预计最终阿斯塔纳世博会的国际参展方总数将超过100个。