Donoussa è abitata da migliaia di anni. Ritrovamenti dell'epoca Protocicladica (III millennio a.C.) testimoniano una presenza umana già agli albori della Civiltà Cicladica, quando le piccole isole dell'Egeo costituivano tappe lungo le rotte marittime tra Naxos, Amorgos e le altre Cicladi.
Il monumento archeologico più importante dell'isola è l'insediamento fortificato Geometrico a Vathy Limenari (IX-VIII sec. a.C.), vicino a Mersini — una testimonianza ben conservata della vita nei primi tempi storici. Secondo la tradizione locale, il nome dell'isola è legato a Dioniso, che, come narra il mito, nascose qui Arianna per proteggerla da Teseo.
Nei secoli medievali e moderni Donoussa seguì il destino delle Piccole Cicladi: scarsamente popolata ed esposta alle incursioni piratesche, servì spesso da rifugio per pastori e pescatori della vicina Amorgos e di Naxos. I residenti permanenti si stabilirono in modo stabile soprattutto nei secoli più recenti, vivendo di pesca, allevamento e piccole coltivazioni.
Per decenni l'isola rimase isolata, con accesso difficile e infrastrutture minime — un fatto che ne ha preservato intatto il carattere autentico. Oggi, con poche decine di residenti permanenti e una comunità calorosa, Donoussa vive di pesca e di un turismo mite e alternativo che cerca proprio ciò che l'isola offre: tranquillità, natura e ospitalità genuina.