Η Αλόννησος κατά την αρχαιότητα ήταν γνωστή με το όνομα Ίκος.
Σύμφωνα με τα αρχαιολογικά ευρήματα το νησί κατοικούνταν από την παλαιολιθική εποχή. Τότε τα νησιά των Σποράδων ήταν ακόμη ενωμένα με το Πήλιο.
Στο μικρό νησάκι Κοκκινονήσι ή Βράχος βρέθηκαν εργαλεία που χρονολογούνται από Μέση Παλαιολιθική Εποχή (330.000 – 100.000 π.Χ.) και αποτελούν τα αρχαιότερα ευρήματα ανθρώπινης παρουσίας στο Αιγαίο!
Ενώ στη θέση Κοκκινόκαστρο σώζονται τα ερείπια των τειχών της αρχαίας πόλης Ίκος.
Λείψανα νεολιθικού οικισμού έχουν εντοπιστεί και στο κόλπο του Αγίου Πέτρου καθώς και στο νησάκι της Κυρά Παναγιάς.
Σαν πρώτοι κάτοικοι του νησιού αναφέρονται οι Δόλωπες, οι οποίοι ήταν συγγενική φυλή με τους Πελασγούς.
Το 578 π.Χ. η Αλόννησος έγινε μέλος της Αθηναϊκής Συμμαχίας.
Τον 4ο π.Χ. αιώνα η Αλόννησος και τα υπόλοιπα νησιά των Σποράδων περιήλθαν στη κατοχή του Φίλιππου της Μακεδονία. Καθώς όμως τα διεκδικούσα και οι Αθηναίοι υπήρξαν η αιτία πολλών προστριβών μεταξύ των δύο μεγάλων δυνάμεων.
Το 146 π.Χ. η Αλόννησος περνά στην κυριαρχία των Ρωμαίων.
Τον 3ο μ.Χ. αιώνα το νησί εκχριστιανίζεται. Τα βυζαντινά μνημεία που σώζονται στο νησί και οι πολλές εκκλησίες με τον πλούσιο εσωτερικό διάκοσμο και τα αξιόλογα κειμήλια φανερώνουν τις εποχές της οικονομικής ευημερίας, της πολιτιστικής και πνευματικής άνθησης που γνώρισε το νησί ως τμήμα της Βυζαντινής Αυτοκρατορίας. Το 1207, οι ενετοί κατακτούν το νησί. Στα χρόνια που ακολούθησαν η Αλόννησος διοικούνταν από τις δυναστείες των Φράγκων και των Ενετών που εξουσίαζαν τα νησιά του Αιγαίου.
Το 1538, οι Τούρκοι κατέλαβαν την Αλόννησο. Την κούρσεψαν, τη λεηλάτησαν και σφάγιασαν τους κατοίκους. Το νησί ερημώθηκε για πολλά χρόνια.
Στα τέλη του 16ου και στις αρχές του 17ου αιώνα η ζωή επέστρεψε στο νησί.
Η Αλόννησος, μαζί με τα υπόλοιπα νησιά των Σποράδων, προσαρτήθηκε με την Ελλάδα το 1830.