Dans les temps anciens, Milos a prospéré en raison de sa richesse minérale.
Elle était habitée de la période néolithique (7000 avant JC) et a prospéré plus que les îles voisines grâce Obsidian lithom une roche volcanique noire utilisée pour le fabrication d’armes et des outils.Il est a penser que les habitants de Milo exportaient leurs produits, car l’obsidienne de Milos a été retrouvée dans le Péloponèse, en Crète, à Chypre et même en Egypte.
Depuis l’âge de bronze début (2800 – 1100 BC), l’île joue un rôle très important dans le monde des Cyclades, avec pour centre sur la ville de Phylakopi, qui a donné son nom à toute une période archéologique. Après la descente des tribus grecques, les Doriens a installerer dans Milos autour de 1000 BC Dans la même période commence à être construit dans la région d’aujourd’hui de Klima par les habitants de Milos une nouvelle ville.
On sait très peu des sources sur Milos avant le 5ème siècle avant JC Toutefois, les habitants sont ceux qui ont refusé “terres et de l’eau” aux Perses et ont combattu aux côtés des autres Grecs à la bataille de Salamine et la bataille de Platées. Mais ils ont ete attaquée et vaincue en 415 BC par les Athéniens, quand ils ont essayé de maintenir leur neutralité dans la guerre du Péloponnèse.
Dans les siècles suivants Milos suit le sort des autres Cyclades. Jusqu’en 311 BC elle appartient à la Macédoine, puis en Egypte. La liberté circuler en sécurité sur les mer, grâce à la puissante flotte des Ptolémées, fournit une opportunité pour un nouveau développement économique de l’île, qui a également contribué à l’épanouissement des arts.
La célèbre statue d’Aphrodite (Musée du Louvre) et l’impressionnant Poseidon, hauteur 2,50 m. (Musée d’archéologie d’Athènes) sont des exemples représentatifs de cette nouvelle florissance. À l’époque romaine Milos se pare d’autres œuvres d’art (théâtre de marbre), tout en se tournant vers le christianisme, probablement à partirdu 1er siècle. En témoignent les catacombes, les plus importantes de Grèce et parmi les plus remarquables dans le monde.
A l’époque byzantine le fait le plus important est certainement la destruction de l’ancienne ville de Klima (5ème-6ème c.)due vraisembleablement à des tremblements de terre.