Nel periodo della mitologia, Kea veniva chiamata “Ydroussa” a causa delle fonti di acqua presenti sull'isola e la sua densa vegitazione. I mito racconta che le Ninfe che vivevano nei boschi di Kea hanno abbandonato l'isola e da quel momento e poi, Sirio, la stella più luminosa del cielo, brucciò col i suoi raggi non soltanto Ydroussa ma il totale delle Cycladi. L'essiccazione provocata da Sirio, ha portato gli abitanti a chiedere aiuto dal semideo Aristeo di Thessalia, figlio di Apollo e di Nimfa Kirini. Aristeo, ha offerto sacrifici che infine sono stati in grado a propiziare i dei e l'essiccazione finì. Da quel momento e poi ed ogni anno, sull'isola soffiano venti da nord (meltemi), che durano 40 giorni e coincidono con il periodo dove brilla la costellazione alla quale Serio appartiene.
L'isola prese il suo nome da Keo, eroe e figlio di Apollo di Nimfa Rodoessis. La presenza di Keo sull'isola viene notata nei primi dell'undicesimo secolo a.C. Gli scavi archeologici al posto di Kefala, in base delle loro reperti, dimostrano che Kea fù abitata dal periodo Neolitico. Tracce di abitazione dall'epoca Preistorica, si trovano sulla penisola di Agia Irini ed al vilaggio di Vourkari.
Dall'età del Rame sino la fine degli anni Micenei, l'insediamento di Agia Irini aveva un ruolo culturale molto imprortante sulla storia di mar Egeo. Il sedicesimo secolo diventa un luogo centrale per le attività commerciali e culturali perchè tramite essa comunicano le due grandi civiltà, il mondo Miceneo e quelo Minoico.
Dopo l'arrivo degli Iones, in antichità, vengono fondate città come Ioulis, Karthea, Korissos e Piiessa, che diventarono centri economici e culturali. Kea, fù famosa per il suo sistema politico. Per questo sistema, Aristotle al suo trattato “kion Politeia”, parla di una organizazione della società a Kea, esemplare.
Il legislatore Aristide, uno dei sette grandi saggi dell'antichità, famoso delle leggi severe e originali che aveva decretato, proveniva da Kea. Una di queste leggi “Keion Nomimon” parlava dell'obbligo del cittadino a morire nei casi nei quali non poteva più essere utile mentalmente o fisicamente per la società. Chi superava i 70 anni si suicidava bevendo il Konio (veleno) che proveniva dalla pianta di Mandragoras. Questo costume, si fermò il terzo secolo a.C. dopo la prevalenza del Cristianesimo.
Dalla fondazione dell'impero Bizantino, Kea fece parte della provincia della Grecia sotto la dominazione dello stato Romano di Oriente. Nel periodo in qui l'isola stette sotto il conquisto Romano, vengono fermate le funzioni autonome delle quattro grandi città e Ioulida diventò l'unico centro politico.
Nel periodo della Venetocrazia venne costruito il castello dell'isola sul posto dove prima stette l'acropolis dell'antico Ioulida. Nella dinastia di Giustiniano e dei Veneti ( 1207-1566), Kea fù conquistata da diversi latini despoti. Il nome Tzia proviene dal latino ed è stato dato dai Veneziani.
Dopo, l'isola cominciò a far parte dell'impero Ottomano, i Turchi la conquistano il 1537. Nel periodo della guerra Russa Turca, Kea subì gravi danni.
Alla rivoluzione del 1821, Kea partecipò alla lotta per la liberazione e venne finalmente incorporata in Grecia, il 1830.