In der Mythologie wurde Kea auch „Hydroussa“ benannt, wegen der vielen Gewässer und der dichten Fauna. Der Mythos sagt, dass die Nymphen, die in den Wälder der Insel lebten, flüchteten und danach, Sirius, der hellste Stern am Himmel, nicht nur Hydroussa sondern alle Kykladen verbrannt hat. Die Dürre hat die Einwohner bezwungen, die Hilfe des Halbgottes Aristaios von Thessalien, Sohnes von Apollo und der Nymphe Kyrene aufzusuchen. Aristaios hat den Göttern Opfer gebracht und so wurde ihre Wut gemildert. Die Dürre zog zurück. Seitdem wehen jedes Jahr und für 40 Tage Nordwinde, die sogenannten „Meltemia“, in der Zeit des heliakischen Aufgangs des Sternbildes Großer Hund, wo Sirius gehört.
Die Insel bekam seinen Namen von dem Helden Keos, Sohn von Apollo und der Nymphe Rodoessa, der angeblich auf der Insel im 11. Jahrhundert v. Chr. gelebt hat. Die Ausgrabungen in Kephalas haben gezeigt, dass die Insel seit der Jungsteinzeit bewohnt ist. Eine prähistorische Siedlung gibt es auf der Halbinsel Agia Eirini wie auch in Vourkari.
Von der Bronzezeit bis zur Ende der mykenischen Zeit, die Siedlung auf Agia Eirini war von grosser Bedeutung in der Geschichte und der frueheren Kultur des Aegaeischen Meeres. Im 16. Jahrhundert v. Chr. wurde die Siedlung zum Mittelpunkt der Kommunikation zwischen der minoischen und der mykenischen Welt und Agia Eirini wurde in ein bedeutendes Handels- und Kulturzentrum umgewandelt.
Die Ionier haben in der archaischen Epoche die Städte Ioulis, Karthaia, Korissos und Poiessa gegründet, die auch wichtige ökonomische- und Kulturzentren wurden. Kea war bekannt für das politische System und der große Aristoteles beschreibt in seinem Werk „Keion Politeia“ die vorbildliche soziale Gliederung auf Kea.
Der Gesetzgeber Aristeides, einer der sieben Weisen der Antike stammte aus Kea und war berühmt im ganzen Griechenland für seine strengen Gesetze. Ein solches Gesetz war „Keion to nomimon“, dem zufolge, sollte der Bürger sterben, seitdem seine mentalen und physischen Kräfte nicht nutzbar für den Staat waren. Die Menschen die die Altersgrenze von 70 Jahren erreichten, begangen Selbstmord, durch die Einnahme von einen Gift namens Konium (conium maculatum). Diese Sitte hat bis zum 3. Jahrhundert n. Chr. weitergelebt und hat mit der Durchsetzung des Christentums aufgehört.
Seit der Entstehung des Byzantischen Reiches war Kea Teil der Provinz Griechenland und unter der Herrschaft des östlichen Römischen Reiches. Die Autonomie der vier Städte der Insel war bereits in der Zeit der römischen Besetzung abgehoben und Ioulis wurde zu dem einzigen politischen Zentrum auf Kea.
Während der Besetzung von Republik Venedig wurde auf der Position, wo die Akropolis von antiker Ioulis stand, eine Burg gebaut. In der Zeiten der Giustiniani und der Venezier (1207-1566), wurde Kea von verschiedenen italienischen Herrschern erobert.
Der Name Tzia ist italienischer Herkunft und wurde während der venezianischen Herrschaft benutzt. Danach folgten die Osmanen als Herrscher. Die haben Kea in 1537 erobert. Die Insel erlitt viele Zerstörungen während des Russisch – Türkischen Krieges.
In der Griechischen Revolution von 1821 war Kea bei dem Befreiungskampf der Griechen aktiv beteiligt und ist Griechenland im Jahre 1830 beigetreten.