Mehetia était à l'origine sous la domination des Tuamotu de l'ouest. L'ile, autrefois habitée de façon permanente, était un carrefour important d'échanges commerciaux entre les Tuamotu et l'archipel de la Société.
Mehetia passa sous le contrôle de Tahiti après que l'ari’i des Tuamotu de l'ouest échangea sa femme avec un autre ari’i important lors d'un séjour à Tahiti. A la naissance de l'enfant de cette femme, la possession de Mehetia fut transférée.
A l'arrivée des premiers explorateurs européens, l'ile comptait environ 200 habitants.
L'île fut découverte en juin 1767 par Samuel Wallis, qui la nomma Osnaburg en l'honneur du deuxième fils de George III, Frederick Augustus, qui détenait le titre d'évêque d'Osnabrück..
Bougainville s'approcha quant à lui de Mehetia le 2 avril 1768. Le 6 novembre 1772, l'explorateur Domingo de Boenechea à bord du navire Aguila reconnut l'île et la baptisa San Cristobal. Elle était à l'époque habitée, et ce jour marqua la toute première rencontre espagnole avec des indigènes.
La seule éruption connue mais non confirmée de Mehetia se serait déroulée du 5 mars à décembre 1981, à 1 700 mètres sous le niveau de la mer, sur le flanc sud-est de la montagne. Néanmoins, des légendes polynésiennes mentionnent de « grands feux » et des coulées de lave émises depuis le cratère et dépourvues de végétation laissent penser que la dernière éruption aérienne s'est produite il y a moins de 2 000 ans environ.
En 1962, l'aventurier Jacques Talrich, vainqueur d'un concours, organisé à Paris, a été débarqué trois semaines sur cette île avec le minimum de matériel de survie. Il a passé trois semaines sur Mehetia, puis a décidé de revenir à la civilisation. Cette expérience est relatée dans son livre, "Mon chien, mon île et moi" (Hachette, Bibliothèque verte, 1962).
En janvier 2009, une équipe de scientifiques (botaniste, ornithologue, entomologiste) s'est rendue sur cette île déserte avec l’appui logistique de l’association Te rau ati ati, suivi par un cadreur de TNTV.
