乌鲁木齐市第二十中学前身是1964年设立的乌鲁木齐市第三十三小学，1976年变革为汉语系初级中学，1982年成为一所民汉合校初级中学，1984年又变革为维语系初级中学，1993年改名为红新月中学，1999年9月成为具有一定规模的维语系完全中学。2004年5月，根据自治区有关文件精神及市委、市人民政府的决定，市第二十中学高中部与市第二中学高中部实行合并，成为新的乌鲁木齐市第二十中学。
学校整合优质教育资源，社会声誉和教育教学成绩显著提高，是 国家级科技创新先进学校 、 中国青少年科技辅导员协会团体会员单位 、 自治区示范性普通高中 、 自治区德育示范校 、 自治区依法治校示范校 、 自治区青少年科技活动特色学校 ，获得 民族团结进步模范单位 、 市民族团结进步年先进基层党组织 、 市文明校园 等荣誉称号。