Η Μήλος κατοικείται από τη Νεολιθική εποχή χάρη στον οψιανό της — το μαύρο ηφαιστειακό γυαλί που, κοφτερό σαν λεπίδα, έγινε πολύτιμο αντικείμενο εμπορίου σε όλο το Αιγαίο και τη Μεσόγειο πολύ πριν την εποχή των μετάλλων. Ο προϊστορικός οικισμός της Φυλακωπής αναδείχθηκε σε σημαντικό κέντρο του Κυκλαδικού Πολιτισμού, με στενές επαφές με τη μινωική Κρήτη και τη μυκηναϊκή Ελλάδα.
Στην κλασική αρχαιότητα η Μήλος ήταν ανεξάρτητη και εύπορη, αποικία των Σπαρτιατών Δωριέων. Το 416 π.Χ., στη διάρκεια του Πελοποννησιακού Πολέμου, οι Αθηναίοι πολιόρκησαν και κατέλαβαν βίαια το νησί στο περιστατικό που ο Θουκυδίδης αποθανάτισε ως τον «Διάλογο των Μηλίων» — ένα διαχρονικό κείμενο για το δίκαιο του ισχυρού.
Στους πρώτους χριστιανικούς αιώνες η Μήλος έγινε καταφύγιο των πρώτων χριστιανών, που λάξευσαν τις εντυπωσιακές Κατακόμβες. Στα βυζαντινά και ενετικά χρόνια το νησί, με το ασφαλές λιμάνι του, γνώρισε πειρατικές επιδρομές αλλά και εμπορική δραστηριότητα, ενώ η Πλάκα με το Κάστρο έγινε το οχυρωμένο κέντρο του.
Το 1820, ένας αγρότης βρήκε σε ένα χωράφι της Τρυπητής την Αφροδίτη της Μήλου, ένα από τα διασημότερα γλυπτά του κόσμου, που κατέληξε στο Λούβρο. Τη νεότερη ιστορία σφράγισε η μεταλλευτική δραστηριότητα — θείο, καολίνης, μπεντονίτης, περλίτης — που παραμένει ζωντανή μέχρι σήμερα, ενώ τις τελευταίες δεκαετίες η Μήλος αναδείχθηκε σε κορυφαίο τουριστικό προορισμό χάρη στις μοναδικές, πολύχρωμες παραλίες της.