Dle archeologických nálezů se nejstarší osídlení ostrova Limnos váže již na dobu pozdního paleolitu, tj.cca 12 tisíc let př. n. l. Vykopávky v oblasti dnešního hlavního města Myrina dokládají spojitost s minojskou civilizací. Kolem roku 800 př. n. l. byl ostrov dobyt Řeky. Období jejich moci trvalo staletí. Helénské období se pak nese v duchu nadvlády Athén. V době Byzantské říše byl ostrov často cílem nájezdů Turků, proto císař Andronichos nechal vystavět pevnost na místech staré antické metropole (oblast Myriny). Po 4. křížové výpravě přichází na krátkou dobu nadvláda Benátčanů, ti jsou ale nuceni v roce 1278 ostrov vrátit Byzanci. Až v 15. století ostrov získali Janované (rovněž nedaleký ostrov Lesbos) a v jejich moci zůstal až do pádu Konstantinopole (1453). Mezi léty 1464-1479 Limnos opět ovládají Benátčané. V období turecko - benátských válek byl ostrov na základě válečných smluv vrácen Turkům. V období rusko - tureckých válek na ostrově vzniká protiturecké povstání, které ale bylo poraženo. S Řeckem tak byl Limnos sjednocen až v roce 1912, kdy zde 8. října po vítězství nad tureckým námořnictvem zakotvila řecká flotila vedená admirálem Pavlosem Kunduriotisem.
V období 1. světové války je Limnos významným místem a přístavištěm zejména britských pěchot. Toto období připomíná malé muzeum v městečku Moudros a vojenský hřbitov. Velký význam nese i podepsání příměří mezi Spojenci a Osmanskou říší právě v Moudros (30.10.1918).
Za druhé světové války Limnos okupují Němci (od roku 1941), kteří z ostrova kontrolují provoz ve východním Středomoří. Válka přinesla velké represe, věznění i popravy. Limnos byl konečně osvobozen řeckými speciálními jednotkami ve spolupráci s britskými SAS v říjnu 1944.
