Tinos aurait été, selon la mythologie, l'île d'Éole, le dieu du vent. Cette légende est justifiée par la puissance avec laquelle souffle le vent, et surtout le meltem, sur l'île.
Une autre légende fait référence aux serpents, absents de l'île. Appelée Ophioussa en raison des nombreux serpents qu'on y trouvait, elle changea de nom lorsque Poséidon envoya des cigognes nettoyer l'île.
L'île est divisée en 3 circonscriptions: les dèmes de Tinos et Exombourgo, et la communauté de Panormos.
L'île aurait été appelée à cette époque « Idroussa » en raison de l'abondance de ses sources. Athénée fait référence à une source miraculeuse ne se mélangeant pas au vin. Pline l'Ancien écrit à propose de l'île : « À 1 000 pas d'Andros et à 15 000 de Délos est Ténos, avec sa ville ; elle s'étend dans une longueur de 15 000 pas ; d'après Aristote, elle fut appelée Hydroussa à cause de l'abondance de ses eaux ; d'après d'autres, Ophioussa. ».
Les premiers habitants de l'île sont peu connus : les hypothèses phrygienne, phénicienne, carienne, pélasge ou lélège sont avancées. Les Ioniens auraient colonisé Tinos vers 1000 avant notre ère.
Les traces d'occupation les plus anciennes sont mycéniennes : on a retrouvé deux tombeaux mycéniens ou géométriques dans la région de Kyra-Xéni.
Une cinquantaine d'habitats de l'époque géométrique ont été recensés, dont celui au sommet de Xombourgo qui était une véritable ville fortfiée.
Au VIe siècle, elle était dominée par Érétrie, cité de l'île d'Eubée. La domination athénienne se fit sentir à partir de Pisistrate qui fit construire un des principaux aqueducs de l'île vers 549-542 avant l'ère commune (il alimenta l'île jusqu'en 1934).
En 480 avant l'ère commune, les Perses de Xerxès s'en emparèrent et obligèrent l'île à fournir des navires contre la Grèce. Un de ces navires déserta juste avant Salamine et informa les Grecs des intentions perses. Pour cette raison, Tinos eut le droit d'avoir son nom sur le trépied de Delphes, dont la partie restante, la colonne serpentine, subsiste toujours à Constantinople.
D’après Démosthène et Diodore de Sicile, le tyran thessalien Alexandre de Phères mena des opérations de pirateries dans les Cyclades vers 362-360 avant l’ère commune. Ses navires se seraient emparés de quelques unes des îles, dont Tinos, et auraient emporté un grand nombre d’esclaves.
Ce fut peu de temps après cette expédition pirate que la ville haute (polis) sur le Xombourgo aurait été abandonnée et que la ville basse (asty), à l'emplacement actuel de Tinos-ville, aurait été créée.
En 308 avant l'ère commune, les Cyclades étaient gouvernées par Antigone le Borgne qui aurait créé la Ligue des Nésiotes autour de Tinos, autour de son sanctuaire renommé de Poséidon et Amphitrite, mais moins politiquement marqué que le sanctuaire d'Apollon sur Délos. Cette ligue se serait peu à peu élevée jusqu'au niveau d'État fédéral au service des Antigonides, puisque Démétrios Ier Poliorcète se serait appuyé sur elle pour ses campagnes navales.
Les Ptolémées gouvernèrent l'archipel ensuite. Mais, vaincus à Andros en 228, les Ptolémées le cédèrent aux Macédoniens d'Antigone III Doson. Après Cynocéphales, les îles passèrent aux Rhodiens puis aux Romains. Les Rhodiens auraient donné un nouvel élan à la Ligue des Nésiotes.
Dans son ouvrage sur Tinos, Roland Étienne évoque une société tiniote dominée par une « aristocratie » agrarienne et patriarchale marquée par une forte endogamie. Ces quelques familles avaient beaucoup d'enfants et tiraient une partie de leurs ressources d'une exploitation financière de la terre (ventes, emprunts, etc.), que R. Étienne qualifie d'« affairisme rural ». Ce « marché de l'immobilier » était dynamique à cause du nombre d'héritiers et du partage du patrimoine au moment des héritages. Il n'y avait pas d'autre solution que l'achat et la vente de terres pour se constituer un patrimoine cohérent. Une partie de ces ressources financières pouvait être aussi investie dans les activités commerciales.
En 1204, la IVe Croisade s'empara de Constantinople, et les vainqueurs se partagèrent l'Empire byzantin. La souveraineté nominale sur les Cyclades échut aux Vénitiens. Ces derniers annoncèrent alors qu'ils laisseraient la gestion des îles à qui serait capable de s'en emparer pour eux. Cette nouvelle suscita des vocations. De nombreux aventuriers armèrent des flottes à leurs frais, dont Marco Sanudo, neveu du Doge Enrico Dandolo. En 1207, il contrôlait les Cyclades avec ses compagnons et parents. Ainsi, des cousins de Sanudo, les frères Andrea et Geremia Ghisi (ou Ghizzi), devinrent maîtres de Tinos et Mykonos. Les Ducs de Naxos devinrent vassaux de l'empereur latin de Constantinople en 1210. Ils imposèrent le système féodal occidental sur les îles qu'ils dominaient : Sanudo était le suzerain et les autres ses vassaux.
La coutume de la Principauté de Morée, les Assizes de Romania, devint rapidement la base de la législation dans les îles. En effet, à partir de 1248, le Duc de Naxos devint le vassal de Guillaume II de Villehardouin. Le système féodal fut appliqué même pour les plus petites propriétés, ce qui eut pour effet de créer une importante « élite locale ». Les « nobles francs» reproduisirent la vie seigneuriale qu'ils avaient laissée derrière eux : ils se construisirent des « châteaux » où ils entretinrent une cour. Aux liens de vassalité s'ajoutèrent ceux du mariage. Les fiefs circulèrent et se fragmentèrent au fil des dots et des héritages.
Cependant, ce système féodal « franc » (comme on appelait tout ce qui venait d'Occident à l'époque) se surimposa au système administratif byzantin, conservé par les nouveaux seigneurs : les taxes et corvées féodales étaient appliquées aux divisions administratives byzantines et l'exploitation des fiefs continuait selon les techniques byzantines. Il en était de même pour la religion : si la hiérarchie catholique dominait, la hiérarchie orthodoxe subsistait et parfois, lorsque le curé catholique n'était pas disponible, la messe était célébrée par le pope orthodoxe. Les deux cultures se mêlèrent étroitement.
En 1292, Roger de Lauria ravagea Tinos (ainsi qu'Andros, Mykonos et Kythnos), peut-être une conséquence de la guerre qui faisait rage entre Venise et Gênes. Vers 1520, les anciens fiefs des Ghisi (Tinos et Mykonos) passèrent sous la domination directe de la République de Venise qui conserva l'île jusqu’à la conquête ottomane de 1715. Cette longue domination vénitienne explique la forte communauté catholique de l'île.
En 1822, une nonne du couvent Kekrovounio fit un rêve lui indiquant où était cachée une icône miraculeuse de la Vierge à l'Enfant, peinte, selon la légende, par l'Évangéliste Luc lui-même. On attribua rapidement à cette icône des vertus curatives et des milliers de malades vinrent en pèlerinage dans l’île pour s’y faire guérir. En 1915, lorsque le roi Constantin Ier de Grèce fut atteint d’une pleurésie aggravée d’une pneumonie, le gouvernement envoya un navire à Tinos pour y chercher l’image sainte et la placer dans la chambre du souverain. Alors que Constantin avait déjà reçu les derniers sacrements, son état s’améliora progressivement après qu’il eût embrassé l’icône. En guise d’ex voto, la reine Sophie de Grèce fit alors don d’un saphir pour enrichir l’icône.
L'attaque italienne contre la Grèce avait été précédée du torpillage du croiseur Elli, un navire symbolique pour la Grèce, en baie de Tinos, le 15 août 1940.
L'attaque allemande d'avril 1941 entraîna la défaite totale et l'occupation de la Grèce dès la fin de ce mois. Cependant, les Cyclades furent occupées tardivement et plus par les troupes italiennes que par les troupes allemandes. Les premières troupes d'occupation firent leur apparition le 9 mai 1941 : Tinos fut occupée par des Italiens. Cela permit aux îles de servir d'étape aux personnalités politiques allant se réfugier en Égypte pour continuer la lutte. Georges Papandréou et Constantin Karamanlís s'arrêtèrent ainsi sur l'île avant de rejoindre Alexandrie.
Suite à la reddition italienne, l'OKW donna l'ordre le 8 septembre 1943 aux commandants des unités du secteur de la Méditerranée de neutraliser, par la force si nécessaire, les unités italiennes. Le 1er octobre 1943, Hitler ordonna d'occuper toutes les îles de l'Égée contrôlées par les Italiens.
Comme le reste du pays, les Cyclades eurent à souffrir de la famine organisée par l'occupant allemand. Ainsi, sur Tinos, on considère que 327 personnes dans la ville de Tinos et autour de 900 dans la région de Panormos moururent de faim lors du conflit.