Η Δονούσα κατοικείται εδώ και χιλιάδες χρόνια. Ευρήματα από την Πρωτοκυκλαδική εποχή (3η χιλιετία π.Χ.) μαρτυρούν ανθρώπινη παρουσία ήδη από την αυγή του Κυκλαδικού Πολιτισμού, όταν τα μικρά νησιά του Αιγαίου αποτελούσαν σταθμούς στους θαλάσσιους δρόμους ανάμεσα σε Νάξο, Αμοργό και τις υπόλοιπες Κυκλάδες.
Το σημαντικότερο αρχαιολογικό μνημείο του νησιού είναι ο οχυρωμένος Γεωμετρικός οικισμός στο Βαθύ Λιμενάρι (9ος–8ος αι. π.Χ.), κοντά στη Μερσίνη — μια καλά διατηρημένη μαρτυρία της ζωής στα πρώιμα ιστορικά χρόνια. Σύμφωνα με την τοπική παράδοση, το όνομα του νησιού συνδέεται με τον Διόνυσο, που, όπως λέει ο μύθος, έκρυψε εδώ την Αριάδνη για να την προστατεύσει από τον Θησέα.
Στα μεσαιωνικά και νεότερα χρόνια η Δονούσα ακολούθησε την τύχη των Μικρών Κυκλάδων: αραιοκατοικημένη και εκτεθειμένη στις πειρατικές επιδρομές, χρησίμευε συχνά ως καταφύγιο βοσκών και ψαράδων της γειτονικής Αμοργού και της Νάξου. Οι μόνιμοι κάτοικοι εγκαταστάθηκαν σταθερά κυρίως τους νεότερους αιώνες, ζώντας από την αλιεία, την κτηνοτροφία και μικρές καλλιέργειες.
Για δεκαετίες το νησί παρέμεινε αποκομμένο, με δύσκολη πρόσβαση και ελάχιστες υποδομές — γεγονός που διέσωσε ανέγγιχτο τον αυθεντικό του χαρακτήρα. Σήμερα, με λίγες δεκάδες μόνιμους κατοίκους και μια ζεστή κοινότητα, η Δονούσα ζει από την αλιεία και έναν ήπιο, εναλλακτικό τουρισμό που αναζητά ακριβώς αυτό που προσφέρει το νησί: ησυχία, φύση και γνήσια φιλοξενία.