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 yakınında bulunan ve Büyük İskender'in babası Makedonya Kralı II. Filip'e ait altın sikkeleri ihtiva eden Büyükada Definesidir. Hepsi 207 altın sikkeden ibaret olup şu anda İstanbul Arkeoloji Müzesi'ndedir. Büyükada, diğer İstanbul Adaları gibi 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 bir buçuk 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 e 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'te 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 kıy