Selon la mythologie Kéa était appelée " Ydrousa" à cause des ses eaux abondantes ("ydor" veut dire eau en grec) et sa végétation dense. Les mythes indiquent que les Nymphes qui vivaient aux forêts de l'île l'ont abandonn, et depuis ce moment Sirius, l'étoile la plus brillante du ciel a brûlé Ydrousa ainsi que toutes les Cyclades avec ses rayons. Le fléau de la sécheresse a obligé les résidents à demander l'aide du demi-dieu Aristée de la Thessalie, le fils d'Apollon et de la Nymphe Cyrène. Les dieux ont été adoucis avec les sacrifices offerts par Aristée et la sécheresse a été réduite. Depuis lors et chaque année les étésiens soufflent pendant 40 jours, c'est à dire pendant la période que brille la constellation du Grand Chien auquel Sirius appartient.
Le nom de l'île dérive de l'héro Keos, le fils d'Apollon et de la Nymphe Rodoessi qui s'est paru à l'île au début du 11ème siècle avant Jésus-Christ. Selon les découvertes des excavations au site Kefala, Kéa est habitée depuis Néolithique. Il y a des signes d'habitation depuis la Préhistoire à la péninsule d'Agia Eirini ainsi qu'au village Vourkari.
De l'Âge du Bronze à la fin de l'Époque Mycénienne, l'agglomération d'Agia Eirini a joué un rôle important à l'histoire et à la civilisation primitive de l'Égée. Au 16ème siècle, quand l'agglomération est devenue un nœud de communication entre le monde minoen et le monde mycénien, Agia Eirini est devenue un important centre de commerce et de civilisation.
Avec l'arrivée des Ioniens, pendant l'Époque Archaïque, les villes Ioulis, Karthaia, Korissos et Poiiessa sont établies et elles sont aussi devenues des centres d'économie et de civilisation. Kéa était connue pour son système politique et Aristote, le grand philosophe, mentionne l'organisation sociale exemplaire de Kéa dans son ouvrage "Keion Politeia" ( Le cité des résidents de Kéa).
Aristide le législateur est l'un des Sept Sages de Grèce, il venait de Kéa et il était connu à travers Grèce pour les lois strictes et exemplaires qu'il a établi. Une de ces lois était " Keion Nomimon", selon laquelle, les citoyens devaient mourir au moment ou leur force du corps et d'esprit n'étaient plus utiles pour la société. Par conséquent, ceux qui avaient plus de 70 ans, se suicidaient en buvant du poison de Grande Ciguë de la mandragore. Cette coutume a arrêté d'exister avec la prépondérance du Christianisme pendant le 3ème siècle avant Jésus-Christ.
De la fondation de l'Empire Byzantine, Kéa était incluse à l'éparchie de Grèce et était sous la domination de l'État Roman ouest. Pendant la période de la conquête Romane l'autonomie des 4 villes de l'île n'existe plus et Ioulis devient le seul centre de civilisation de l'île.
Pendant la période de l'occupation Vénitienne le château de l'île est bâti au cite de la citadelle d'Ioulis ancienne. Pendant l'époque de la dominance de la dynastie Justinienne et des Vénitiens (1207-1566), Kéa a été conquise par plusieurs monarques Latins.
Le nom" Tzia" est d'origine latine et l'île l'a obtenu pendant la période de l'occupation Vénitienne qui est suivie par la dominance Ottomane. En 1573, les Turcs ont pris Kéa. L'île a subi de grandes catastrophes pendant la période de la guerre russo-turque.
Pendant la période de la Révolution Grecque en 1821, Kéa a participé d'une façon active à la lutte pour la libération et elle est intégrée dans Grèce en 1830.