Truyền thuyết dân tộc Kor kể rằng Đảo Lý Sơn là một phần của núi Trà Bồng trôi dạt về phía biển Đông sau trận giao tranh dữ dội của thần nước và người anh hùng Doang Đác Tổ chủ làng Tali Talok.
Vào cuối kỷ Neogen (là một kỷ địa chất của đại Tân Sinh) đầu đệ tứ, cách ngày nay khoảng 25-30 triệu năm, đảo Lý Sơn được hình thành di sự kiến tạo địa chấn với sự phun trào nham thạch của núi lửa. Hiện nay trên đảo có 5 hòn núi đều là chứng tích của núi lửa đã phun trào. Sự phun trào và tắt đi của núi lửa đã tạo nên những cảnh quan thiên nhiên kỳ thú trên đảo. Chúng còn trải trên bề mặt đảo ở phía nam một lớp đất bazan màu mỡ thích hợp cho nhiều loại cây trồng, đồng thời còn tạo nên những rạng đá ngầm là điều kiện tốt cho các loài thủy tộc sinh sống.
Kết quả khai quật, nghiên cứ khảo cổ gần đây cho thấy cách đây khoảng 3000 năm, cư dân thời tiền sử thuộc văn hóa Sa Huỳnh đã cư trú trên đảo Lý Sơn. Họ sống quần cư dọc theo hai dòng suối nước ngọt cổ (suối Ốc và suối Chình). Kinh tế chủ yếu của họ là khai thác biển, món ăn truyền thống là sò ốc và cá.
Kế tục văn hóa Sa Huỳnh là văn hóa Chăm Pa – phát triển từ những thế kỷ đầu công nguyên. Vết tích văn hóa vật chất của họ được để lại qua các dấu tích chứa trong tầng văn hóa lớp trên của di chỉ Xóm Ốc và Suối Chình.
Cư dân Việt đến khai khẩn làng mạc trên đảo vào khoảng cuối thế kỷ XVI – đầu thế kỷ XVII. Họ là những ngư dân vùng An Hải, Sa Kỳ của huyện Bình Sơn, Sơn Tịnh. Bao gồm 15 ông tiền hiền của 15 dòng họ lớn, họ di cư ra đảo phần chia khu vực cư trú ở phía Đông và phía Tây đảo Lý Sơn. Trong buổi đầu ấy, người Việt trong công cuộc khai phá lập làng đã gặp không ít khó khăn về thời tiết, khí hậu và nạn giặc Tàu Ô. Đến nay, một số di tích còn lưu lại đã phản ánh sự chống chọi kiên cường với giặc Tàu Ô để bảo vệ đảo của người dân Lý Sơn: miếu Nàng Roi, chùa Hang, sự tích đánh giặc Tàu Ô của ông Nguyễn Văn Tuất,…
Lý Sơn trước đây được gọi là Cù Lao Ré mà theo cách lý giải của dân gian là “Cù Lao có nhiều cây Ré”. Là huyện đảo duy nhất của Quãng Ngãi, nằm về phía Đông Bắc, cách đất liền 15 hải lý.
Lịch sử đảo Lý Sơn còn gắn liền với các khối cộng đồng cư dân khác đã sinh sống trên đảo từ hàng nghìn năm trước. Ba lớp cư dân Sa Huỳnh – Chăm Pa – Việt đã gắn bó chặt chẽ với sự hình thành và phát triển của đảo Lý Sơn. Họ đã bảo vệ chủ quyền hòn đảo và để lại nhiều di sản văn hóa vô cùng giá trị đến nay vẫn được bảo tồn và phát huy.
Vào những năm đầu thập kỷ 90, các thế lực thù địch ngoài nước và bọn phản động trong nước tập trung đánh phá sự nghiệp xây dựng và bảo vệ tổ quốc của nhân dân ta quyết liệt. Trong bối cảnh đó Đảng và Chính Phủ ta nghiêm túc phân tích và đánh giá đầy đủ vị trí chiến lược quan trọng của Đảo Lý Sơn trên vùng biển Việt Nam và chủ trương tách Lý Sơn ra khỏi huyện Bình Sơn để thành lập một huyện mới thuộc tỉnh Quảng Ngãi. Ngày 01/01/1993 huyện Đảo Lý Sơn chính thức được thành lập theo Quyết Định số 337/HĐBT của Hội Đồng Bộ Trưởng (nay là Chính Phủ).
Vai trò quan trọng đặc biệt của Hải Đảo Lý Sơn về Kinh Tế – Xã Hội và chiến lược an ninh quốc phòng đuợc khẳng định. Đó là sự kiện đánh dấu một mốc son lịch sử đối với Lý Sơn. Từ đây, mở ra cho cán bộ, chiến sĩ và nhân dân Lý Sơn một giai đoạn cách mạng mới, giai đoạn xây dựng và bảo vệ Huyện Đảo Tiền Tuyến của Tổ Quốc Việt Nam.