Naxos est habitée sans interruption depuis des milliers d'années et fut l'un des centres les plus importants de la civilisation cycladique (3e millénaire av. J.-C.), comme en témoignent les célèbres figurines cycladiques. Selon la mythologie, c'est sur l'île que Thésée abandonna Ariane, dont tomba amoureux Dionysos, tandis que dans les grottes du mont Zas fut élevé Zeus.
Durant la période archaïque (7e–6e siècle av. J.-C.), Naxos connut un grand essor, avec de célèbres carrières de marbre et une importante tradition sculpturale — dont témoignent les kouroi colossaux et les offrandes à Délos. C'est à l'époque du tyran Lygdamis que débuta la construction du temple d'Apollon, dont subsiste la légendaire Portara.
Après les périodes romaine et byzantine, en 1207 le Vénitien Marco Sanudo s'empara de l'île et fonda le duché de l'Archipel (ou duché de Naxos), avec Chora pour capitale. Pendant quatre siècles, l'aristocratie vénitienne laissa son empreinte : le Château, les tours dans la campagne et les églises catholiques.
En 1564, Naxos passa sous l'Empire ottoman, tout en conservant d'importants privilèges. L'île fut rattachée à l'État grec après la Révolution de 1821. À l'époque moderne, l'économie reposa sur l'agriculture, l'élevage, le marbre et l'émeri — et ces dernières décennies sur le tourisme, qui a mis en valeur à l'international l'identité unique de Naxos.