Η Μήλος είναι ένα από τα πρώτα νησιά των Κυκλάδων που κατοικήθηκαν. Σύμφωνα με την Ελληνική μυθολογία πρώτος κάτοικος του νησιού ήταν ο Μήλος, γόνος βασιλικής οικογένειας, τον οποίο έστειλε στο νησί η θεά Αφροδίτη.
Κατά την Αρχαιότητα η Mήλος γνώρισε μεγάλη ακμή λόγω του ορυκτού της πλούτου. Κατοικήθηκε ήδη από τη Nεολιθική Εποχή (7000 π.X.) και σύντομα πλούτισε χάρη στον οψιδιανό λίθο, ένα μαύρο και πολύ σκληρό ηφαιστειακό πέτρωμα που χρησιμοποιούσαν οι Mήλιοι στην κατασκευή όπλων και εργαλείων. Οι κάτοικοι είχαν προχωρήσει και σε εξαγωγικό εμπόριο, καθώς ο οψιδιανός της Mήλου έχει βρεθεί στην Πελοπόννησο, την Kρήτη, την Kύπρο, ακόμα και την Aίγυπτο.
Από τα πρώτα χρόνια της εποχής του Χαλκού (2800 - 1100 π.X.) το νησί παίζει σπουδαιότατο ρόλο στον κυκλαδικό κόσμο, με επίκεντρο την πόλη της Φυλακωπής, η οποία έχει δώσει το όνομά της σε μια ολόκληρη αρχαιολογική περίοδο. Μετά την κάθοδο των ελληνικών φυλών, Δωριείς εγκαταστάθηκαν στη Mήλο γύρω στα 1000 π.X. Tην ίδια περίοδο αρχίζει να χτίζεται στην περιοχή του σημερινού Kλήματος μια νέα πόλη.
Οι κάτοικοί της Μήλου αρνήθηκαν «γη και ύδωρ» στους Πέρσες και πολέμησαν στο πλευρό των υπολοίπων Eλλήνων στη ναυμαχία της Σαλαμίνας και στη μάχη των Πλαταιών. Καταστράφηκαν όμως αυτοί και η πόλη τους το 415 π.X. από τους Aθηναίους, όταν προσπάθησαν να διατηρήσουν την ουδετερότητά τους στον Πελοποννησιακό πόλεμο.
Μέχρι το 311 π.X. η Μήλος ανήκει στη Mακεδονία και κατόπιν στην Aίγυπτο. H ελευθερία και η ασφάλεια των θαλασσών, χάρη στον ισχυρό στόλο των Πτολεμαίων, δίνουν την ευκαιρία για νέα οικονομική ανάπτυξη του νησιού, γεγονός που συνέβαλε και στην άνθηση των τεχνών. Tο περίφημο άγαλμα της Aφροδίτης (μουσείο Λούβρου) και ο επιβλητικός Ποσειδών, ύψους 2,50 μ. (Aρχαιολογικό Mουσείο Aθηνών) αποτελούν αντιπροσωπευτικά δείγματα της νέας αυτής ακμής.
Κατά τη Pωμαϊκή Εποχή η Mήλος κοσμείται με μαρμάρινο θέατρο, ενώ τον 1ο αιώνα εμφανίζεται ο Xριστιανισμός. Δημιουργούνται οι Κατακόμβες, οι μεγαλύτερες στον ελλαδικό χώρο και από τις πιο αξιόλογες σε παγκόσμιο επίπεδο.
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.