Η Κίμωλος κατοικείται από τα προϊστορικά χρόνια και έδωσε το όνομά της στην κιμωλία — το λευκό, απορροφητικό πέτρωμα (γη της Κιμώλου) που εξορυσσόταν εδώ από την αρχαιότητα και εξαγόταν σε όλη τη Μεσόγειο, χρησιμοποιούμενο στην καθαριότητα, τη βαφή και την ιατρική. Το νησί ήταν από τους πρώτους σταθμούς του Κυκλαδικού Πολιτισμού στη νοτιοδυτική άκρη του αρχιπελάγους.
Κατά την αρχαιότητα, η πόλη της Κιμώλου βρισκόταν στα σημερινά Ελληνικά, στη δυτική ακτή, εκεί όπου σήμερα διακρίνονται τα βυθισμένα ερείπια και οι εκτεταμένες νεκροπόλεις. Το νησί έκοβε δικό του νόμισμα και συνδεόταν στενά με τη γειτονική Μήλο. Οι γεωλογικές μεταβολές βύθισαν σταδιακά μεγάλο τμήμα της αρχαίας πόλης στη θάλασσα.
Στα μεσαιωνικά χρόνια η Κίμωλος πέρασε, μαζί με τις υπόλοιπες Κυκλάδες, στο Δουκάτο του Αιγαίου των Ενετών. Οι αδιάκοπες πειρατικές επιδρομές ανάγκασαν τους κατοίκους να οχυρωθούν: πρώτα στο Παλιόκαστρο στο εσωτερικό, και αργότερα στο Κάστρο της σημερινής Χώρας, με τα σπίτια-τείχος να σχηματίζουν αμυντικό δακτύλιο. Ακολούθησε η Οθωμανική κυριαρχία, με το νησί να διατηρεί ναυτική και αγροτική ζωή.
Μετά την ενσωμάτωση στο ελληνικό κράτος τον 19ο αιώνα, η οικονομία της Κιμώλου στηρίχθηκε στην αλιεία, την κτηνοτροφία και κυρίως στην εξόρυξη ορυκτών — κιμωλία, μπεντονίτης και περλίτης. Τις τελευταίες δεκαετίες, το νησί κράτησε συνειδητά αναλλοίωτο τον ήσυχο, αυθεντικό του χαρακτήρα, αναδεικνύοντας τον ήπιο τουρισμό ως εναλλακτική στη μαζική ανάπτυξη των μεγάλων προορισμών.