Ios est habitée depuis le Néolithique et surtout depuis la période protocycladique (3e millénaire av. J.-C.), comme en témoigne le remarquable site primé de Skarkos, l'un des mieux conservés de la mer Égée. À l'époque minoenne, l'île a reçu des influences des civilisations crétoise et cycladique, avant que les Ioniens et les Doriens ne s'y installent vers 1100 av. J.-C.
Dans l'Antiquité, le nom d'Ios fut indissociablement lié à Homère : selon la tradition, sa mère était originaire de l'île et c'est ici qu'il trouva la mort et fut enterré, sur le site de Plakoto. À l'époque classique, Ios fut membre de la Ligue de Délos, et l'on conserve des vestiges de temples antiques, d'un aqueduc et de fortifications.
À l'époque médiévale, l'île fut fortifiée à Paleokastro et, en 1397, le seigneur vénitien Marco Crispo renforça les murailles de Chora. En 1537, Ios passa sous l'Empire ottoman ; grâce à son port sûr, elle fut surnommée « la Petite Malte ». Ios participa activement à la Révolution de 1821, et c'est d'Ios qu'était originaire Spyridon Valetas, premier ministre de l'Éducation du jeune État grec.
À l'époque moderne, à partir des années 1960-70, Ios est devenue un pôle d'attraction pour les hippies, puis un symbole de la vie festive des jeunes dans les Cyclades. Ces dernières décennies, elle se hisse constamment au rang de destination touristique de qualité, alliant son dynamisme au respect de sa beauté naturelle et de son patrimoine historique.