L'obsidienne de Milos était une marchandise dès les temps anciens. Il y a 15 000 ans. La position de Milos, entre la Grèce continentale et la Crète, et sa possession d'obsidienne, en ont fait un centre important de la première civilisation égéenne. Milos a perdu son importance dans la fabrication d'armes lorsque le bronze est devenu le matériau préféré pour la fabrication d'armes.
In historical times, the island was occupied by Dorians from Laconia. In the 6th century BC, it again produced a remarkable series of vases, of large size, with mythological subjects and orientalizing ornamentation, and also a series of terra-cotta reliefs.
Au cours de la deuxième phase de la guerre du Péloponnèse, en 416 av. rejoindre l'alliance d'Athènes contre Sparte. Les Athéniens exécutèrent tous les hommes adultes qu'ils capturèrent et vendirent les femmes et les enfants comme esclaves.
Plus tard, Milos suivit le sort des autres îles des Cyclades, soumises aux Macédoniens, aux Romains puis aux Byzantins. Aux premiers temps chrétiens, il y avait à Milos plusieurs résidents juifs et le christianisme s'est donc répandu assez rapidement. Pendant la période franque, Marco Sanudo s'empare de Milos et le rejoint en 1207 avec le duché de Naxos. En 1537, Hayredin Barberousse, l'un des plus grands pirates de tous les temps, à la tête de la flotte turque, pilla et détruisit la plupart des îles de la mer Égée, mais Milos fut épargné par sa fureur destructrice. Depuis 1566, Milos est passé des Vénitiens aux Turcs. Durant toute l'occupation turque, elle fut une base pour les pirates.
Since 1830, according to the London Protocol, Milos, as all Cyclades islands, were included in the newly established Greek state.
Le 9 mai 1941, l'occupation allemande est imposée sur l'île, à titre exceptionnel, par rapport aux autres îles des Cyclades, qui rejoignent la zone d'occupation italienne.
