Η Χάλκη κατοικείται από τα προϊστορικά χρόνια. Η ιστορική της διαδρομή ταυτίζεται με αυτή της γειτονικής Ρόδου.
Κατοικήθηκε από Πελασγούς, Κάρες, Δωριείς και Φοίνικες.
Σύμφωνα με τα ευρήματα των ανασκαφών το νησί άκμασε από τον 10ο έως και τον 5ο π.Χ. αιώνα. Στο Παλιό Χωριό, στην κορυφή του λόφου θα δείτε τα ερείπια της αρχαίας ακρόπολης.
Τον 13ο αιώνα οι Ενετοί κυριάρχησαν στο νησί. Τα ερείπια του Κάστρου των Ιπποτών στο Χωριό κρατούν τις μνήμες του παρελθόντος ζωντανές.
Ακολούθησαν το 1522 οι Τούρκοι μέχρι και το 1912 όπου το νησί πέρασε στην Ιταλική κατοχή.
Ενσωματώθηκε με την Ελλάδα το 1948 όπως και όλα τα Δωδεκάνησα.