Nach der antiken griechischen Mythologie war Lemnos die Insel des Hephaistos. Eine Legende besagt, dass er auf dieser Insel landete, als Hera, seine Mutter, ihn vom Olymp warf, weil sie sah, dass er hässlich war. Die Inselbewohner kümmerten sich um ihn und im Gegenzug brachte er ihnen die Kunst des Schmiedens bei. Ein anderer Mythos verbindet die Geschichte von Lemnos jedoch mit Philoktetes, einem antiken Helden, der auf dem Weg nach Troja auf Lemnos ausgesetzt wurde. Die archäologischen Ausgrabungen am Tempel von Kaveri und an der antiken Stätte von Poliochni brachten frühe Siedlungen aus der Bronzezeit ans Licht. Lemnos geriet im 5. Jahrhundert v. Chr. unter persische Herrschaft und schloss sich nach dem Ende der Perserkriege dem Attischen Seebund an, wo es fast die gesamte klassische Periode über blieb. Danach kam Lemnos unter mazedonische Herrschaft. Die Römer erklärten die Insel 197 v. Chr. für frei, jedoch gaben sie sie 166 v.Chr. an Athen zurück. Nach der Teilung des Römischen Reiches trat Lemnos dem Byzantinischen Reich bei. Nach dem Untergang des Byzantinischen Reiches wurde Lemnos zur Beute von Piratenüberfällen. 1453 kam es unter die Herrschaft der Genuesen, was großen wirtschaftlichen und kommerziellen Wohlstand brachte. Von 1462 bis 1479 war Lemnos Gegenstand von Kriegen zwischen Venezianern und Türken. Venedig war gezwungen, es dem Osmanischen Reich zu übergeben, als es zur stärksten Seemacht der Ägäis wurde. Nach der griechischen Revolution von 1821 trat Lemnos, wie die anderen Inseln der östlichen Ägäis, nicht dem neu geschaffenen griechischen Staat bei. Lemnos wurde 1912 endgültig befreit, aber erst 1920 in das restliche Griechenland eingegliedert.