Naxos ist seit tausenden Jahren ununterbrochen bewohnt und war eines der bedeutendsten Zentren der Kykladenkultur (3. Jahrtausend v. Chr.), wie die berühmten kykladischen Idole bezeugen. Der Mythologie zufolge verließ auf der Insel Theseus die Ariadne, in die sich Dionysos verliebte, während in den Höhlen des Berges Zas Zeus aufgezogen wurde.
Während der archaischen Periode (7.–6. Jh. v. Chr.) erlebte Naxos eine große Blütezeit, mit berühmten Marmorsteinbrüchen und einer bedeutenden Bildhauertradition — von ihr stammen die kolossalen Kouroi und die Weihegaben auf Delos. Zur Zeit des Tyrannen Lygdamis begann der Bau des Apollon-Tempels, von dem die legendäre Portara erhalten ist.
Nach der römischen und der byzantinischen Periode eroberte 1207 der Venezianer Marco Sanudo die Insel und gründete das Herzogtum der Ägäis (oder Herzogtum von Naxos), mit der Chora als Hauptstadt. Vier Jahrhunderte lang hinterließ die venezianische Aristokratie ihren Abdruck: die Burg, die Türme auf dem Land und die katholischen Kirchen.
1564 ging Naxos an das Osmanische Reich über, behielt jedoch bedeutende Privilegien. Die Insel wurde nach der Revolution von 1821 in den griechischen Staat eingegliedert. In der neueren Zeit stützte sich die Wirtschaft auf Landwirtschaft, Viehzucht, Marmor und Schmirgel — und in den letzten Jahrzehnten auf den Tourismus, der die einzigartige Identität von Naxos international bekannt machte.