管理处基础上组建农三师，农三师是为贯彻“备战备荒为人民”方针和开发南疆、建设“三线”而于1966年1月正式组建的。

20世纪60年代，中苏、中印边境形势严峻。1964年5月，根据毛泽东主席关于“备战、备荒、为人民”的战略思想，党中央提出了一、二、三线的战备布局和建设大三线的方针、政策。7月，自治区党委召开工作会议，贯彻中央关于加强三线建设的部署，指出：新疆是祖国反霸斗争的前哨，战略地位十分重要。为了维护祖国统一和边境安全，必须进行三线建设，使新疆具有独立作战的能力。 为适应战备需要、贯彻中央和自治区关于加强“三线”建设战备会议精神，发展生产，繁荣经济，巩固边防，更好地完成战斗队、生产队、工作队“三个队”的任务，兵团党委对三线建设工作作出具体安排，原则是：建设山区，建设后方基地，重点南移，加速南疆建设。山区主要指天山和阿尔泰山山区，南移主要指重点开发农一、二师的塔里木垦区、焉耆盆地和叶尔羌河流域。兵团决定：三线建设以农牧业为主，在农牧业的基本建设中突出水电和草原建设。 1965年7月，兵团党委根据形势发展，专题请示自治区党委并中共中央西北局，请求在南疆巴楚、麦盖提地区重新组建一个农业师，恢复农三师建制。同年9月，中央召开了北京工作会议，确定了“以国防建设第一，加速三线建设，逐步改善工业布局”的方针。同月，自治区党委批准兵团党委关于在喀什地区重建农三师，并要求：“农三师成立后，和地方如何划分土地、水利等问题，请兵团党委和喀什地委本着先民后军，军民兼顾，统一规划，合理安排，有利发展生产的原则，提出方案，报自治区党委和人委审定。”后又决定将喀什专区团结农场划归农三师建制。 11月，自治区党委、兵团党委对农三师主要领导干部的配备作出决定，兵团党委命令有关各师抽调人员支援农三师恢复建师，建制连必须在12月编好待命。

农业建设第四师：驻新源肖尔布拉克（1956年迁伊宁市）。辖十团、十一团、十二团，师长冯祖武，政治委员胡田勋。

农业建设第五师：驻哈密（1963年迁博乐）。辖十三团、十五团。师长兼政治委员任书田。 农业建设第六师：驻米泉县五家渠。辖十六团、八一农场、猛进农场、五0农场（1956年划归农四师）。师长郑云彪，政治委员苟成富。

农业建设第七师：驻沙湾县炮台（1958年3月迁奎屯）。辖十九团、二十团、二十一团、小拐农场。师长刘振世，政治委员史骥。

农业建设第八师：驻石河子。辖二十二团、二十三团、二十四团、石河子机耕农场。师长罗汝正，政治委员鱼正东。

农业建设第九师：驻焉耆。师长兼政治委员傅志华（1955年初撤销农九师番号,所辖二十五团、二十六团合并由南疆北调并入农七师。二十七团改为四团并入农二师）。前身为中国人民解放军第二十二兵团第九军二十七师。1953年3月,编为农九师,属生产部队建制,师部驻焉耆县。1955年,农九师撤销,所属各团并入农七师和农二师。1957年,农七师在塔城、额敏一带开发新农场。1958年10月,成立塔额总场,下设3个分场。1960年11月,改为农七师第三管理处,又续建4个分场。1969年,第三管理处和工二师师部及部分团场合并,组建农九师。

农业建设第十师：前身为第22兵团骑兵第七师。驻玛纳斯县小李庄。师长兼政委林海清（1955年撤销农十师番号，三十团和劳改支队及师部并入农八师，所辖之二十八团因远在阿勒泰，直接归兵团领导）。 1959年1月，兵团直接领导之28团奉中央军委命令，经自治区党委、人民政府和兵团党委批准，在原中国人民解放军骑七师19团的基础上，组建成立了新疆兵团第十师。经过五十年的发展，现已建立11个团场，16个工交建商企业，35个行政事业单位，总人口8万人，其中在岗职工2.4万人。

建筑工程第一师：驻石河子（1955年改为玛纳斯河水利工程处）。

建筑工程处（原军区工程处）：驻乌鲁木齐市。政治委员杨润贵，副处长曾继富。 运输处（原军区运输处）：驻乌鲁木齐市。处长白纯史，政治委员张启华。

八一农学院：院址乌鲁木齐。院长涂治。