Büyükada’da Bizans öncesi yerleşimlere ait çok az bilgi vardır. Muhtemelen Antik dönemde meskun olan Ada’daki en önemli bulgu,1930 yılında Karacabey mevkiindeki Rum Ortodoks mezarlığı akınında bulunan ve Büyük İskender’in babası Makedonya kralıII. Filip’e ait altın sikkeleri ihtiva eden Büyükada Definesidir. Hepsi 207 altın sikkedenibaret olup şu anda İstanbul Arkeoloji Müzesindedir.

Büyükada, diğer İstanbul Adalarıgibi yaklaşık 7 yüzyıllık Bizans döneminde hapishane ve manastırlarıyla ün  kazanmıştır. Bu dönemde Bizans’ta ortaya çıkan taht kavgaları, siyasi ve dini içerikli anlaşmazlıklar neticesinde Büyükada’ya prensesler, prensler, din adamları sürgün olarak gönderilmiş ve bunlara korkunç işkenceler yapılmıştır. İstanbul’un Türkler tarafından fethinden yaklaşık birbuçuk ay önce Fatih Sultan Mehmed’in kenti kuşatması sırasında Baltaoğlu Süleyman Bey bir donanma ile Kınalıada, Burgazada ve Heybeliada’yı teslim almış, yalnızca Büyükada bir kaleye sahip olduğu için kısa bir süre direnebilmiştir. Türklerin Adaları alması ile huzur ve sükun gelmiştir.

Yerli halk balıkçılık ve tarımla geçinmiştir. Manastır ve kiliselerdeki keşişler el yazması dini eserleri çoğaltarak hayatlarını sürdürmüşlerdir. Ada’ya Türklerin yerleşmesi 1846’da küçük gemilerin hizmete başlaması ile oluşmuştur. 1875’de daha büyük gemilerin gelmesi ile düzenli seferlere geçilmiştir. Bundan sonra Ada’da nüfus hızla artmıştır. Zengin Türklerin yanısıra yabancılar da Ada’ya rağbet etmiş ve köşkler, konaklar, oteller dönemin mimari usluplarını yansıtan binalar, kiliseler ve cami yapılmıştır. 1861’de Padişah Abdülaziz döneminde İstanbul’da kurulan ilk üç belediye dairesinden biri olarak Yedinci Daire diye anılan Adalar Belediyesi Teşkilatı kuruldu ve merkezi Büyükada oldu.

1894’de meydana gelen depremde ve 1900’lü yılların başlarında çıkan çarşı yangınında önemli hasarlar meydana geldi. 1945 yılından sonra Ada’ya yazlığa gelen Türklerde çoğalma olmuş, iskele çevresinde başlayan yapılaşmalar kıyı boyunca devam ederek tepelere doğru tırmanmıştır. 1984 yılında SİT alanı olarak kabul edilen Büyükada İstanbul’un en seçkin yerlerinden biri olma özelliğini korumaktadır.