Strabon ajoute à cette liste, l'historien Hellanicos (-495/-411).
Anacréon fait allusion à Lesbos d'une façon qui suggère qu'elle était réputée pour ses pratiques homosexuelles féminines[citation nécessaire].
L'île est la patrie du poète Odysséas Elýtis, dont l'aéroport de Mytilène porte désormais le nom. Le novelliste Stratis Myrivilis est né quant à lui à l'extrême Nord de l'île. L'écrivain et le peintre d'icônes Fotis Kontoglou est né en face, sur le continent, et il s'est réfugié sur l'île au moment de la Grande Catastrophe. L'éditeur parisien Tériade et le peintre Théophilos de Mytilène ont laissé à Mytilène deux musées jumeaux.
Charles Baudelaire écrivit Lesbos dans les Fleurs du mal "Mère des jeux latins et des voluptés grecques[...]". Renée Vivien, la poétesse sapphique a rendu un des plus beaux hommages à l'île.
Elle aurait été colonisée par le fils d'Agamemnon qui y établit une colonie qui devient la plus puissante de l'Éolide. Pausanias prétend que Penthilos fils d'Oreste, fut celui qui s'empara de l'île [citation nécessaire].
Macarée, un fils d'Hélios d'après la légende, fut le premier roi ionien de cette île [citation nécessaire].
L'île aurait eu plusieurs noms, qui nous sont rapportés par Pline l'Ancien (auteur et naturaliste romain, 23-79) et Strabon (géographe grec, v.-57 av. J.-C.-21 ap. J.-C.) qui sont : Pelasgia (parce que ses premiers occupants seraient les Pélasges), Macaria qui viendrait de Macarée fils d'Éole, Issa qui viendrait d'Issus fils de Macarée et enfin Lesbos qui viendrait de Lesbus, petit-fils d'Æole, gendre de Macarée.
Au début de son histoire l'île est partagée en plusieurs cités rivales (elle compta jusqu'à neuf villes importantes), dont Mytilène et Méthymne. C’est Mytilène qui finit par l’emporter et ranger les autres villes sous son autorité. L’histoire de l’île se confond alors avec celle de sa capitale, qui était l’un des centres de la population éolienne. Lesbos absorba par la suite le petit royaume de Lemnos.
Comme beaucoup de cités-état grecques, Lesbos est dirigée depuis Mytilène par des tyrans : Mélandros (ou Mélanchros, -612/-608) qui est assassiné, puis Myrsilos (ou Myrsilé, -608/-595). Ils se succèdent de coup d'État en coup d'État. Alcée prend part à un de ceux-ci, qui a pour but de renverser la tyrannie de Myrsilos, mais les conspirateurs échouent et Alcée est obligé de se retirer à Pyrrha. Puis il quitte Lesbos et se rend en Thrace. A la mort de Myrsilos, Alcée compose ses vers les plus connus, par lesquels il célèbre la mort du Tyran.
Suit la tyrannie de Pittacos (ou Pittagos ou Pittacus, -595/-585), fils d'Hyrradios, qui avait pris part lui aussi au coup d'État contre Myrsilos. Son « règne » ne dure qu'une dizaine d'années, mais pendant cette période, il rétablit la paix et réorganise l'État. Il met fin aux privilèges de l'aristocratie et permet à Sappho, Alcée et ses frères de revenir à Lesbos. Nous avons peu d'informations avérées sur cet homme politique, qui fut l'un des Sept sages, car beaucoup de légendes entourent son nom. Il abdique volontairement et vit encore dix ans; les Mytiléniens lui donnèrent une terre, qu’il consacra aux dieux et qui porte maintenant son nom.
L'île, plus particulièrement Méthymne et Mytilène, est membre de la Ligue de Délos (-477/-404) et selon Thucydide (homme politique et historien Athénien) pendant la Guerre du Péloponnèse (-431/-404), Lesbos (sauf Méthymne) abandonne le camp des Athéniens ce qui lui vaut, en -428, d'être châtiée fermement.
Plus tard, un éphémère tyran, Aristonicos (-334/-333) de Méthymne, est installé à la tête de la cité par Memnon de Rhodes (v.-380/-333). Favorable aux Perses Achéménides et hostile à Alexandre le Grand (-336/-323), il est fait prisonnier à Chios.
L'île passe sous domination romaine en 79 av. J.-C.
Durant le Moyen Âge, Lesbos fit partie de l'empire byzantin. L'impératrice Irène y fut exilée en 803 et y mourut la même année.
Au terme de la quatrième croisade (1202-1204), elle passa aux mains de l'empire latin, mais fut reconquise par les Byzantins in 1247. In 1355, elle fut attribuée à la famille génoise des Gattilusi pour des raisons économiques et politiques.
Lesbos fut conquise par les Turcs ottomans en 1462.
L'île a été libérée de l'occupation ottomane le 8 novembre 1912 lors de la première guerre balkanique. L'amiral P. Koundouriotis a débarqué avec un escadron de la flotte hellénique mené par le navire Averof. Dix ans plus tard, l'île accueillait les réfugiés d'Asie mineure. Durant la Seconde Guerre mondiale, l'île a été occupée par les Allemands et libérée le 10 septembre 1944. L'île compte aujourd'hui un centre de rétention (centre de Pagani), majoritairement occupé en 2009 par des Afghans, et dont l'état dégradé a été critiqué par l'ONU.