L'île inhabitée est peut-être découvert dès le VII siècle par des navigateurs malgaches ou arabes. Le Réunionnais Hippolyte Caltaux résidant aux Seychelles et commerçant avec Madagascar sera le premier Européen à découvrir l'île du Lys ainsi que l'île Grande Glorieuse en 1878. Demandant une concession au ministère français des Colonies, ce dernier lui accorde le droit de les occuper « à ses risques et périls ». Les nommant « îles Glorieuses » en l'honneur de la révolution de 1830, il l'exploite malgré la pression de la marine britannique qui la convoite jusqu'à ce que la France ne se décide à reconnaître sa souveraineté sur l'île. Cette prise de possession est le fait du capitaine de vaisseau Richard, commandant du navire Primauguet, le 23 août 1892. Rattachée administrativement à Mayotte trois ans plus tard, elle l'est à Madagascar à partir de 1912.
Hippolyte Caltaux va alors pouvoir exploiter pleinement les deux îles Glorieuses. En 1921, le commandant Lebegue qui visite l'archipel rapporte que « sur l'île du Lys, on trouve un dépôt de charbon, un tas de guano, et un troupeau de chèvres de 200 têtes environ. » L'exploitation de l'île du Lys sera abandonnée en même temps que celle de l'île Grande Glorieuse, en 1958 avec la fin de la concession. Intégrée dans une réserve naturelle en 1975, l'île du Lys est interdite aux touristes.
Initialement rattachées administrativement à la Madagascar, l'île du Lys, tout comme les autres îles Éparses, est rattachée au ministère de l'Outre-mer et administrée par le préfet de la Réunion lorsque Madagascar obtient son indépendance en 1960. Cette administration sera confiée le 3 janvier 2005 à l'administrateur supérieur des Terres australes et antarctiques françaises en vue du rattachement des îles Éparses à ce territoire le 21 février 2007. L'île du Lys n'est organisée ni en région, ni en département, ni en commune, ni même en collectivité territoriale tout comme le reste des Terres australes et antarctiques françaises.
