Plusieurs pays entretiennent des stations scientifiques sur l'archipel :
L'océan Antarctique avait été traversé dès la fin du XVIe siècle, aussi bien par le Hollandais Dirck Pomp en 1599 que par l’Espagnol Gabriel de Castille en 1603, ces deux marins étant d'ailleurs réputés avoir doublé les îles Shetland du Sud par le passage de Drake ; mais il fallut attendre 1818 pour que Juan Pedro de Aguirre obtienne la permission du gouvernement de Buenos Aires d'établir un comptoir pour la chasse aux phoques sur « certaines îles inhabitées proche du Pôle Sud ».
Le capitaine britannique William Smith qui en 1819 faisait voile vers Valparaiso, au Chili, à bord du clipper Williams, dévia de sa route au sud du Cap Horn, et le 19 février arriva en vue de Williams Point, la pointe nord-est de l’île Livingston. Smith parcourut à son tour les îles Shetland du Sud, débarqua sur l’île du Roi-George le 16 octobre 1819, et en prit possession au nom du Royaume-Uni. C’est ainsi que l’île Livingston fut la première terre découverte au-delà du 60e parallèle de latitude sud.
Au mois de septembre 1819, un navire espagnol, le San Telmo, disparaissait au large du passage de Drake. Des chasseurs de phoque découvrirent quelques mois plus tard des débris supposés de son épave sur la côte nord de l’île Livingston.
En décembre 1819 - janvier 1820, le lieutenant de vaisseau Edward Bransfield, à bord du Williams, navire dépêché spécialement par la Royal Navy, dressa un levé du littoral des îles Shetland du Sud. Or, dès le 15 novembre 1819 le représentant américain à Valparaíso, Jeremy Robinson, avait informé le secrétaire d'État John Quincy Adams de la découverte de Smith et de l’imminence de la mission Bransfield, suggérant l'envoi d'un navire officiel du gouvernement américain pour explorer l'archipel où « l’on pourrait découvrir de nouvelles richesses naturelles, des réserves de puissance et de prospérité, et dont la science même profiterait. »
La découverte de cet archipel attira nombre de chasseurs de phoques britanniques et américains. Le premier navire de pêche à trafiquer dans les parages fut le brig Espirito Santo armé par des commerçants britanniques de Buenos Aires. Ce bateau mouilla à Rugged Island au large de l’île Livingston, où son équipage britannique finit par débarquer à la Noël 1819, réclamant les îles au nom du roi George III ; le pilote du brig, Joseph Herring, fit paraître un récit des événements dans l’édition de juillet 1820 de l’Imperial Magazine. L’Espirito Santo fut suivi du brig américain Hersilia parti des îles Malouines et commandé par le capitaine James Sheffield (avec Nathaniel Palmer comme second) : c'était le premier navire de pêche américain à atteindre les îles Shetland du sud.
Le premier hivernage dans l'Antarctique eut lieu aux îles Shetland à la fin de l’été 1820-21 : les onze marins britanniques du Lord Melville, ne parvenant pas à franchir les glaces au large de l’île du Roi-George, réussirent à survivre tout au long de l'hiver austral et furent secourus au début du printemps.
Après avoir accompli la circumnavigation du continent Antarctique, l’expédition antarctique russe de Bellingshausen et Lazarev parvint aux îles Shetland du Sud en janvier 1821. Les Russes firent à leur tour un levé des côtes et explorèrent l’île du Roi-George et Elephant Island. Alors qu'il manœuvrait entre l’île de la Déception et île Livingston, Bellingshausen fut abordé par Nathaniel Palmer, commandant le brig américain Hero, qui l'avertit que des douzaines de voiliers britanniques et américains étaient désormais actifs dans l'archipel.
On utilisa brièvement le nom de « Nouvelle-Bretagne du Sud » (New South Britain) avant d'adopter « îles Shetland du Sud » (par allusion aux Shetland au large de la côte nord de l’Écosse), aujourd'hui unanimement reconnu au plan international. Si les deux archipels des Shetland se trouvent chacun respectivement à une distance sensiblement égale du pôle le plus proche, les îles Shetland du Sud sont beaucoup plus froides.
La chasse aux phoques et à la baleine se poursuivit tout au long du XIXe siècle et du XXe siècle. À partir de 1908 l'archipel fut administré par les Britanniques comme une dépendance des îles Malouines mais elles ne furent réellement occupées qu'avec l'installation d'une station scientifique en 1944. Avec la péninsule Antarctique voisine et la Géorgie du Sud, c'est aujourd'hui une destination touristique estivale appréciée dans l'hémisphère sud.
Les revendications argentines, britanniques et chiliennes sur l'archipel sont gelées depuis la signature du traité sur l'Antarctique. Chacun des trois pays l’inclut dans le secteur dont il revendique la souveraineté.