Σύμφωνα με τα αρχαιολογικά ευρήματα, τα Κουφονήσια κατοικούνταν ήδη από την Προϊστορική εποχή. Επίσης, ανασκαφές στο Επάνω Μίλι έφεραν στην επιφάνεια σημαντικά ευρήματα που χρονολογούνται στα πρώτα χρόνια του Κυκλαδικού Πολιτισμού. Πρόκειται για ιδιόρρυθμους θαλαμμοειδείς τάφους στη θέση Αγριλιά και δύο άλλα στην περιοχή του Πάνου Μύλου και των Λουτρών. Άλλες ανασκαφές έχουν ανακαλύψει αντικείμενα των Ελληνιστικών και Ρωμαϊκών χρόνων. Το σημερινό χωριό φαίνεται ότι κτίστηκε στη θέση ενός μεγάλου ρωμαϊκού οικισμού, που θα εκτεινόταν έως τον ορμίσκο των Λουτρών. Ποικίλα παλαιοχριστιανικά λείψανα, μαρμάρινα θωράκια κλπ. υπάρχουν στις εκκλησίες του Αγίου Γεωργίου και του Αγίου Νικολάου, ενώ είναι ευδιάκριτα και τα θεμέλια παλαιοχριστιανικών βασιλικών σε δύο σημεία του νησιού.[1]
Ο σημερινός οικισμός πιθανόν χτίστηκε στη θέση ενός μεγάλου ρωμαϊκού οικισμού. Σημαντικό εύρημα αποτελεί, μεταξύ άλλων, ένα τηγανόσχημο αγγείο χαραγμένο με εννεάκτινο αστέρι που βρέθηκε στους Επάνω Μύλους και σήμερα φυλάσσεται στο Αρχαιολογικό Μουσείο Νάξου. Στη Χάρτα του Ρήγα Φεραίου το νησί αναγράφτηκε ως Κοφινούσα, ενώ σε χάρτες γεωγράφων και περιηγητών, Ανω και Κάτω Κουφονήσι πήραν διάφορα ονόματα, όπως Pira (το 1590), Cofinissia (το 1745) και Phocussa (το 1791).[2]
Στο πέρασμα της Ιστορίας, τα Κουφονήσια ακολούθησαν τη μοίρα των υπόλοιπων Κυκλάδων. Υποτάχθηκαν αρχικά στους Βενετούς και έπειτα στους Τούρκους. Οι κάτοικοι των νησιών, είτε επειδή αναγκάστηκαν είτε επειδή το ήθελαν, συχνά ένωναν τις δυνάμεις τους με τους Μανιάτες αλλά και με άλλους πειρατές που χρησιμοποιούσαν τα Κουφονήσια ως καταφύγιο. Το 1830 μαζί με τις υπόλοιπες Κυκλάδες περιήλθαν στο νεοσύστατο Ελληνικό Κράτος.
Οι κάτοικοι των νησιών δοκιμάστηκαν σκληρά κατά τη διάρκεια της Κατοχής, ενώ τα πρώτα χρόνια της μεταπολεμικής περιόδου δημιουργήθηκε ένα κύμα εσωτερικής μετανάστευσης που οδήγησε το μεγαλύτερο κομμάτι του πληθυσμού των Κουφονησίων στα μεγάλα αστικά κέντρα.