Η Μήλος είναι ένα από τα πρώτα νησιά των Κυκλάδων που κατοικήθηκε. Σύμφωνα με την Ελληνική μυθολογία πρώτος κάτοικος του νησιού ήταν ο Μήλος, γόνος βασιλικής οικογένειας, τον οποίο έστειλε στο νησί η θεά Αφροδίτη.

Η Μήλος κατοικείται από τα προϊστορικά χρόνια. Μάλιστα, τη νεολιθική εποχή ήταν ήδη ένα σημαντικό εμπορικό κέντρο της Μεσογείου.
Την οικονομική της ευημερία τη χρωστούσε στην εξόρυξη του ορυκτού οψιδιανός. Πρόκειται για ένα μαύρο πέτρωμα που μοιάζει με γυαλί και βγαίνει μόνο στη Μήλο. Τα αρχαία χρόνια το χρησιμοποιούσαν για την κατασκευή εργαλείων. Γι’ αυτό και η Μήλος είχε αποκτήσει μεγάλη φήμη και πλούτο.

Η Φυλακωπή, η αρχαία πόλη που γνώρισε περιόδους ακμής σε διαφορετικές ιστορικές περιόδους φανερώνει τη συνεχή κατοίκηση του νησιού και το πολιτιστικό επίπεδο των κατοίκων. Τα αρχαιολογικά ευρήματα αποτελούν σημαντικές πηγές πληροφόρησης για τον κυκλαδίτικο πολιτισμό καθώς καλύπτουν όλες τις περιόδους από την 3η χιλιετία π.Χ. ως και το 1100 π.Χ., όπου αρχίζουν οι επιρροές του μινωικού πολιτισμού.

Κατά τη διάρκεια του Πελοποννησιακού πολέμου η Μήλος τάχθηκε στο πλευρό των Σπαρτιατών. Έτσι, βρέθηκε στο στόχαστρο των Αθηναίων οι οποίοι κατέλαβαν το νησί.

Την ελληνιστική εποχή η Μήλος θα ανθίσει και πάλι. Είναι η εποχή που κατασκευάστηκε το θέατρο, τα ερείπια του οποίου σώζονται ως σήμερα, και το περίφημο άγαλμα της Αφροδίτης της Μήλου.

Η Μήλος ήταν από τα πρώτα νησιά που εκχριστιανίστηκαν. Οι κατακόμβες, μαρτυρούν τη πρώιμη διάδοση του χριστιανισμού στο νησί.
Την περίοδο του Βυζαντίου, η Μήλος άνηκε στο θέμα του Αιγαίου και γνώρισε πολλά δεινά κυρίως από τις πειρατικές επιδρομές.

Το 1207, όπως και όλα τα νησιά των Κυκλάδων, πέρασε στην κυριαρχία των Ενετών μέχρι το 1580 όπου οι Τούρκοι κυριαρχούν στη Μήλο και στα νησιά του Αιγαίου γενικότερα. Την εποχή εκείνη η Μήλος γίνεται ορμητήριο πειρατών, οι οποίοι βρίσκουν στις διάσημες σπηλιές της καταφύγιο.

Η Μήλος ήταν ένα από τα νησιά των Κυκλάδων που πρωτοστάτησαν στην ελληνική επανάσταση. Το 1832 ενώθηκε με την Ελλάδα.