柳树沟乡，隶属于新疆维吾尔自治区哈密市伊州区，地处伊州区西北部，东与德外里都如克哈萨克民族乡接壤，南连三道岭矿区，西邻七角井镇，北接巴里坤县萨尔乔克乡。区域面积920.88平方千米。2018年，户籍人口1632人。

1950年，属天山区。1958年，成立西山公社合营牧场，不久合并到伊吾盐池牧场。1966年，由沁城、西山2个公私合营牧场合并，改称为“红星牧场”，场址在西山柳树沟，由西山公社代管。1980年红星牧场改为国营柳树沟牧场。1984年，柳树沟牧场增设乡建制，与牧场实行政企合一体制。截至2019年10月，柳树沟乡下辖2个行政村。

2018年，柳树沟乡有营业面积超过50平方米以上的综合商店或超市1个。