Ios ist seit der Jungsteinzeit und vor allem der frühkykladischen Periode (3. Jahrtausend v. Chr.) bewohnt, wie die bedeutende, preisgekrönte Siedlung Skarkos bezeugt, eine der am besten erhaltenen der Ägäis. Während der minoischen Zeit erhielt die Insel Einflüsse der kretischen und kykladischen Kultur, bevor sich um 1100 v. Chr. die Ionier und Dorer hier niederließen.
In der Antike war der Name von Ios untrennbar mit Homer verbunden: der Überlieferung zufolge stammte seine Mutter von der Insel, und hier fand er selbst den Tod und wurde begraben, am Ort Plakoto. In der klassischen Periode war Ios Mitglied des Attischen Seebunds, während Spuren antiker Tempel, eines Aquädukts und von Befestigungsanlagen erhalten sind.
In mittelalterlicher Zeit wurde die Insel in Palaiokastro befestigt, und 1397 verstärkte der venezianische Herrscher Markos Krispos die Mauern der Chora. 1537 kam Ios unter die Herrschaft des Osmanischen Reiches; dank ihres sicheren Hafens wurde sie „Klein-Malta“ genannt. An der Revolution von 1821 beteiligte sich die Insel aktiv, und von Ios stammte Spyridon Valetas, der erste Bildungsminister des neu gegründeten griechischen Staates.
In der neueren Zeit, ab den 1960er-70er Jahren, wurde Ios zu einem Anziehungspunkt für Hippies und später zum Symbol des jugendlichen Vergnügens der Kykladen. In den letzten Jahrzehnten wird sie stetig als hochwertiges touristisches Reiseziel aufgewertet, wobei sie ihre Lebendigkeit mit dem Respekt vor der natürlichen Schönheit und ihrem historischen Erbe verbindet.