Podle legend a řeckých bájí ostrov kdysi objevily a osídlily múzy. Jako první král na ostrově bývá uváděn Makareos, syn boha slunce Hélia. Makareos měl pět dcer – Mytilenu, Methymnu, Issu, Antissu a Arsinu. Měl i čtyři syny – Dresy, Kydroala, Meandry a Leukippa. Ti všichni dali jména nejvýznamnějším městům na ostrově.
O Lesbu píše ve svých eposech i Homér. Za trójské války na ostrov několikrát zaútočil Achilles.

Trójský kůň
Ostrov byl osídlen již v neolitickém období, což potvrzují archeologické vykopávky. V době bronzové tu byla vyspělá civilizace. Místní civilizace se podobá civilizaci trojské a mykénské a je pravděpodobné, že se vzájemně ovlivňovaly.
Kolem roku 1100 před naším letopočtem se na ostrově usídlili řečtí Aiolové, kteří sem přinesli svůj jazyk a kulturu.
V roce 546 před naším letopočtem se ostrov dostal pod nadvládu Peršanů. Za peloponéských válek se zapojil do protestů proti Athénám. V roce 427 před naším letopočtem dobyl ostrov generál Pachis a Lesbos se tak dostal pod nadvládu Athén. Ostrov byl potom střídavě ovládán Athénami a Spartou.
Roku 82 před naším letopočtem dobyl ostrov, za cenu obrovských ztrát, Caesar. Ostrov se stal vyhnanstvím pro mnoho nepohodlných římských občanů, kteří upadli v panovníkovu nemilost. V roce 52 našeho letopočtu navštívil ostrov apoštol Pavel a začal zde šířit křesťanství.
Po rozdělení římského impéria v roce 395 se ostrov stal součástí byzantské říše. Byzantskými panovníky byl však zanedbáván a znovu využíván jako vyhnanství pro nepohodlné občany.
Nájezdy Saracénů, Maurů a Benátčanů byl Lesbos velmi poničen.

Pevnost v Mytilini
V roce 1354 dostal ostrov janovský šlechtic Fracesco Gattelusi a Lesbos začal prosperovat. V hlavním městě dokonce zrenovoval v roce 1373 pevnost. Zemětřesení v roce 1401 však město zničilo a sám Francesco zahynul v troskách paláce. Za vlády jeho synů ostrov několikrát napadli Bulhaři a zcela zničili do té doby prosperující město Kalloni. Mezi Francescovými syny docházelo k neshodám, až Niccolo v roce 1459 svého bratra Dominika zavraždil a ujal se vlády. Ta mu ovšem vydržela pouhé tři roky. Poté ostrov dobyli Turci pod vedením Mohameda II. Obyvatelé se museli vzdát křesťanství a Niccolo Gattellusi byl i s rodinou popraven.
V roce 1912 byl Lesbos od Turků osvobozen.
8. listopadu 1912 byl ostrov připojen k Řecku.
Za 2. světové války se nevyhnul německé okupaci, jež trvala od května 1941 do září 1944.
Dějiny ostrova Lesbos v datech
| Kolem roku 3300 př.n.l. | První osídlení ostrova |
| 14.- 12. století př.n.l. | Za trojské války byl podle Homéra ostrov několikrát dobyt Řeky pod vedení Achilla |
| 10. století př.n.l. | Osídlování Aiolskými Řeky. Bylo založeno několik měst, například Mytilini, Méthymnos |
| 7. a 6. století př.n.l. | Za vlády Pittaka ostrov hospodářsky a kulturně vzkvétal |
| 546 – 479 př.n.l. | Nadvláda Peršanů nad ostrovem |
| 5. století př.n.l. | Lesbos byl součástí athénského námořního spolku |
| 405 př.n.l. | Ostrov pod spartskou správou |
| Kolem roku 380 př.n.l. | Obnoveno spojení s Athénami. Nadvládu nad ostrovem měli Alexandr Veliký a také Ptolemaios |
| 88 př.n.l. | Lesbos pod římskou nadvládou |
| 395 n.l. | Lesbos se stal součástí byzantské říše. Nastává postupný úpadek, nájezdy Maurů, Saracénů, Katalánců a Benátčanů |
| 1354 | Ostrov dán v léno janovskému šlechtici Francescu Gattelusimu. Nastává budování pevností a všestranný rozkvět ostrova. |
| 1462 | Dobytí ostrova Turky a jejich nadvláda po dobu 450 let |
| 1912 – 1913 | V balkánských válkách ostrov osvobodili Řekové |
| 1922 | Ostrov pod řeckou správou. Lesbos zaplaven nevítanými emigranty z tureckého zdevastovaného Izmiru. Dodnes konflikty s Turky. |
