Secondo la mitologia, le rocce spoglie di Mykonos sono i corpi pietrificati dei Giganti uccisi qui da Eracle, mentre l'isola prese il nome dal mitico Mykonos, discendente di Apollo. La sua posizione, accanto alla sacra Delo, il più importante centro religioso del mondo antico, ha determinato il destino dell'isola fin dai tempi più remoti.
Abitata fin dalla preistoria, Mykonos passò attraverso Cari e Fenici prima dell'insediamento degli Ioni. Nell'antichità visse all'ombra della vicina Delo, rifornendo e servendo il grande santuario. Seguirono il periodo romano e bizantino, che lasciarono l'isola esposta alle incursioni dei pirati.
Nel periodo medievale, dopo la IV Crociata (1204), Mykonos passò ai Veneziani ed entrò a far parte del Ducato dell'Arcipelago, governato a lungo dalla famiglia Ghisi. Gli abitanti, marinai e in parte pirati, fortificarono la Chora. Nel XVI secolo l'isola passò all'Impero Ottomano, mantenendo tuttavia una notevole autonomia e una fiorente marineria.
Nella Rivoluzione del 1821 Mykonos offrì le sue navi e i suoi marinai alla lotta, con l'eroina mykoniota Manto Mavrogenous che si distinse per il coraggio e i sacrifici. Dopo i grandi scavi a Delo (fine XIX secolo) e soprattutto dagli anni '50 in poi, Mykonos si trasformò da povera isola marinara in destinazione turistica mondiale — simbolo del jet-set internazionale.