發生過程：

一、獨立運動

1944年4月，在蘇聯駐伊寧領事館的支持和幫助下，「伊寧解放組織」成立，主席為蘇聯籍烏茲別克人艾力汗‧吐烈。

1944年8月，蘇聯韃靼族僑民帕提赫‧莫里斯莫夫組織鞏哈游擊隊，發起「鞏哈暴動」。

10月7日，游擊隊攻佔鞏哈縣城，伊寧駐軍主力1600人調往鞏哈平亂。蘇聯僑民鐵伊‧伊凡諾維奇‧列斯肯在果子溝組織游擊隊，與鞏哈游擊隊相互呼應。

11月6日，在蘇聯駐伊寧領事館的幫助下，蘇聯軍官阿列克山德洛夫率軍從霍爾果斯潛入伊寧，與「伊寧解放組織」組成軍事指揮部。同日，列斯肯佔領蘆草溝，切斷迪伊公路。

11月7日，伊寧事變正式爆發，外有鞏哈游擊隊進攻，內有蘇軍和武裝人員策應，駐軍中少數民族士兵亦趁機譁變。

11月9日，伊寧駐軍負責人曹日靈電告朱紹良名問題之複雜性：「名為剿匪，實為國際戰爭」、「市區土匪全為歸化人及塔塔爾族，以其領事館作根據地，所獲武器系蘇聯製造」。

11月10日，伊寧全城被攻佔，守軍殘部及漢族官員、平民約8000人撤至城郊機場及艾林巴克、鬼王廟兩處高地，等待救援。

11月12日，「伊寧解放組織」召開大會，宣布成立「東突厥斯坦共和國」臨時政府，主席為艾力汗‧吐烈，副主席有包爾漢等。

1945年1月5日，艾力汗‧吐烈宣布「東突厥斯坦共和國」脫離中華民國而獨立。

1945年2月1日，在蘇軍的幫助下，民族軍攻佔艾林巴克。7月31日，攻佔塔城。

二、國軍進駐

1944年9月，盛世才被調離新疆後，蔣介石改派吳忠信就任新疆省長，並把下屬各廳廳長都換成國民黨員。蔣介石命令馬步芳派一個軍的騎兵駐紮在新疆各地，平定東突厥斯坦獨立運動。國軍調集大批部隊，「死守大迪化」。國軍第八戰區副司令長官兼參謀長郭寄嶠奉命抵達迪化，將第46師部署在綏來並成立前線指揮部。民族軍和國軍在瑪納斯河沿岸對峙，第46師師長徐汝誠擔任指揮官，以瑪納斯河為第一道防線。謝義鋒的新2軍軍部由綏來遷移到景化（今呼圖壁），為第二道防線。從青海趕來的馬呈祥的整編騎兵第1師接替原暫編第3師的防地，進駐迪化、景化一帶；暫3師調往焉耆。第43軍楊德亮加強伊吾、哈密的防守，徐達率領新45師一部防守在七角井。

然而形式仍然較為危急，國軍第八戰區司令長官朱紹良擔心省會不保，曾在八小時內給蔣介石連發三份急電：「……內乏可用之兵，外無一旅之援……迪化危在旦夕，卑職惟有以身殉職，與國土共存亡，上報黨國……懇請鈞座速籌良策」。蔣於是試圖通過和談，採取外交斡旋的辦法解決新疆問題。

三、多方談判

1. 中蘇談判

由於獨立運動涉及蘇聯的背後支持，1945年期間，國民政府屢次與蘇聯政府交涉。1945年7月5日，蔣介石在會談中以外蒙問題做為籌碼：「蘇聯政府如果能保證中國對東北和新疆的領土和行政主權，對中共和新疆變亂不再作任何支援，中國政府才考慮蘇聯有關外蒙的要求」。會後宋子文繼續與蘇聯談判。史達林表示，無論延安、新疆均服從蔣委員長的領導，蘇聯只支持國民政府，可以根據中國政府的要求發表聲明，並答應宋子文關於制止從蘇聯往新疆偷運武器的要求。

其後，雙方簽訂《中蘇友好同盟條約》。緊接著在1945年9月，蘇方代表莫洛托夫與中方代表王世傑在倫敦就「新疆伊犁事件」磋商時表示這個事件是臨時現象，不久就可以平息。在得到蘇聯的保證後，蔣介石開始在公開場合表示「願意和平地解決新疆問題」。

2. 府亂談判

1945年10月，國民政府與三區臨時政府在迪化進行談判，南京國民政府派出張治中，三區派出熱黑木江（團長）、阿不都哈依爾‧吐烈、阿合買提江‧哈斯木、賽福鼎‧艾則孜等人組成的代表團，蘇聯亦派出一位代表。經過半年的談判後，1946年4月制定了十一條和平條款，取消了「東突厥斯坦共和國」的名稱，恢復伊犁、塔城、阿山三個專區的建制，後成立新疆省民主聯合政府。三區臨時政府高層中的一部分封建勢力、宗教人士和泛突厥人士被清除出領導層，原東突政府主席艾力汗‧吐烈被蘇聯駐伊犁領事扣押並送回蘇聯。聯合政府的核心改由從親蘇派組成，領導人為阿不都克里木‧阿巴索夫與阿合買提江。

四、恢復統一

由於新疆聯合政府仍受到蘇聯的控制，三區民族問題也無法獲得解決，國軍與三區軍隊仍以瑪納斯河為界，在兩岸武裝對峙。直到1949年共產黨取得政權，整個新疆才恢復統一。

1949年，原聯合政府領導人阿合買提江‧哈斯木、阿不都克里木‧阿巴索夫、伊斯哈克伯克‧穆努諾夫、達列力汗‧蘇古爾巴也夫和羅志五人組成「新疆民主同盟」，欲赴阿拉木圖再前往北平參加中國人民政治協商會議，然而飛機在伊爾庫茨克附近失事，五人全部死亡，新疆方面改派賽福鼎‧艾則孜出席政協會議。

1949年12月20日三區民族軍改編為中國人民解放軍第五軍，1954年10月7日大部分成為新組建的新疆生產建設兵團一部分。

歷史影響：

一、難以消彌的民族仇恨

伊寧事變爆發後，大批極端民族主義者以「殺回滅漢」為口號，四處殘殺漢族和回族人，東北籍漢人幾乎被殺絕。張治中曾記述道：「三區漢人被殺的很多，有些地方只剩了老弱婦孺數十人，在伊寧殘留的漢人中，也是老弱婦孺佔大多數，青壯年都被殺光了」。關於伊寧事變中被害的漢回平民數量至今沒有準確的統計。

二、新疆問題至今難解

當初共黨因伊寧事件牽制了國民黨軍隊，製造國民政府的困擾而從中得利，因此對伊寧事件抱持高度評價，譽為「三區革命」。毛澤東曾言：「三區革命是全中國人民民主革命的一部分」、「伊犁、塔城、阿山三區人民的奮鬥，對於全新疆的解放和全中國的解放，是一個重要的貢獻」。然而諷刺的是，共黨主政之下的新疆少數民族仍以各種形式進行獨立運動，時而發生暴力衝突甚至恐怖攻擊。