Οι αρχαιολόγοι χρονολογούν τις πρώτες οικιστικές εγκαταστάσεις σε παράκτιες περιοχές της Σίφνου στο δεύτερο μισό της 3ης χιλιετίας π.Χ. Ενα εξαιρετικό δείγμα μυκηναϊκής οχύρωσης στις Κυκλάδες είναι η ακρόπολη του Αγίου Ανδρέα, νότια της Απολλωνίας, που χρονολογείται από το 1300-1100 π.Χ Οι οχυρώσεις του οικισμού φαίνεται ότι ανακαινίστηκαν στη διάρκεια των Γεωμετρικών χρόνων, στην Κλασική και στην Ελληνιστική εποχή.
Η αρχαία πόλη της Σίφνου κτίστηκε στο λόφο του Κάστρου και φαίνεται ότι κατοικήθηκε κατά την Εποχή του Χαλκού (3200-1100 π.Χ.). Το νησί εποικίστηκε γύρω στα 1000 π.Χ. από Ιωνες της Αττικής και, σύμφωνα με τον Στέφανο Βυζάντιο, ο Αλκήνωρ ήταν ο ηγεμόνας της ιωνικής αποικίας. Ο ίδιος συγγραφέας αναφέρει ότι εκτός από τη Σίφνο, στο νησί υπήρχαν και οι πόλεις της Απολλωνίας και της Μινώας. Στη πόλη της Σίφνου ξεχώριζε η Αγορά και το Πρυτανείο που ήταν κτισμένα από παριανό μάρμαρο. Υπήρχαν και πολλά ιερά αφιερωμένα στην Αρτέμιδα Εκβατηρία, στον Απόλλωνα Εναγρο και στον Δία Επιβήμιο
Η Σίφνος γνώρισε μεγάλη ακμή κατά τον 6ο αιώνα π.Χ, που οφείλονταν στα μεταλλεία αργύρου και χρυσού στον Αγιο Σώστη στη βορειοανατολική πλευρά. Με χρηματοδότηση από τη δεκάτη των εσόδων των χρυσορυχείων, το 525 π.Χ. οι Σιφνιοί ανήγειραν έναν ιωνικού ρυθμού Θησαυρό με σπουδαίο γλυπτό διάκοσμο, στο ιερό του Απόλλωνα στους Δελφούς.
Σύμφωνα με τον Ηρόδοτο και τον Παυσανία, τα μεταλλεία της Σίφνου εγκαταλείφθηκαν νωρίς, πιθανόν επειδή εξαντλήθηκαν, και κατά τους ιστορικούς χρόνους δεν θεωρείτο πλούσιο νησί. Ο μύθος λέει ότι ο Απόλλωνας κατέκλυσε με τα νερά της θάλασσας τα μεταλλεία, θέλοντας να τιμωρήσει τους Σιφνίους για τη μη απόδοση της δεκάτης στο Μαντείο των Δελφών.
Στα μέσα περίπου του 6ου αιώνα π.Χ. ο πλούτος της Σίφνου προκάλεσε την εκδίκηση των Σαμίων που κατέστρεψαν το νησί επειδή οι Σιφνιοί αρνήθηκαν να τους δώσουν δάνειο 10 ταλάντων. Για να φύγουν υποχρεώθηκαν να καταβάλλουν στους Σαμιώτες 100 τάλαντα!
Στην αρχαιότητα η Σίφνος ήταν γνωστή για τα πήλινα αγγεία της. Επίσης με την χρήση γλύφανου οι Σίφνιοι κατασκεύαζαν λίθινα δοχεία τα οποία όταν γέμιζαν με ζεστό λάδι γίνονταν μελανόχρωμα και πάρα πολύ σκληρά.
Στους ιστορικούς χρόνους οι κάτοικοι συμμετείχαν στη ναυμαχία της Σαλαμίνας προσφέροντας μια πεντηκόντορο. Μετείχαν στην Α΄ Αθηναϊκή Συμμαχία καταβάλλοντας αρχικά 3 τάλαντα, τα οποία αργότερα τριπλασιάστηκαν. Το 338 π.Χ. η Σίφνος βρέθηκε υπό την κυριαρχία των Μακεδόνων και τα νερά της έγιναν θέατρο των ναυτικών συγκρούσεων του μακεδονικού και του περσικού στόλου. Το 332 π.Χ. ο Μέγας Αλέξανδρος απομάκρυνε τους Πέρσες και την ίδια χρονιά οι πηγές αναφέρουν τη συνάντηση στο νησί του Σπαρτιάτη Αγι Γ’ με τον Πέρση στρατηγό Φαρνάβαζο. Αργότερα το νησί περιήλθε στον Αντίγονο και κατόπιν στους Πτολεμαίους. Το 145 π.Χ. η Σίφνος κατακτήθηκε από τους Ρωμαίους και γνώρισε ακμή.
Για τη ζωή στο νησί κατά τη βυζαντινή περίοδο οι ιστορικές πηγές σιωπούν. Γνωρίζουμε ότι διοικητικά ανήκε στην Επαρχία των Νησιών και εκκλησιαστικά μέχρι τον 6ο αιώνα υπαγόταν στην επισκοπή Πάρου. Η Αλωση της Πόλης το 1204 από τους Φράγκους Σταυροφόρους έφερε τη Σίφνο στο Δουκάτο της Νάξου υπό τον Μάρκο Α΄ Σανούδο (1207). Ανακαταλήφθηκε από τον βυζαντινό στόλο για 35 χρόνια (1269-1307), και ύστερα από συνθήκη ειρήνης με τους Βενετούς παραχωρήθηκε στον Γιαννούλη Ντακορώνια. Τον τελευταίο άτεκνο απόγονο του οίκου Ντακορώνια διαδέχθηκε ο Νικόλαος Γκοζαντίνι, γιος του ηγεμόνα της Κύθνου και της Κέας Αγγελου Γκοζαντίνι. Παραχωρήθηκε δε το 1341 από τον δούκα της Νάξου ως τιμάριο στον ευγενή Βενετό Βερτούκιο Γριμάνι, ο οποίος ουδέποτε έγινε κύριος του νησιού. Ο Χαϊρεντίν Μπαρμπαρόσα το 1537 κατέλαβε το νησί το οποίο ανακατελήφθη εκ νέου το 1568, κατά τον τουρκοβενετικό πόλεμο από τους Γκοτζαντίνι που έγιναν φόρου υποτελείς στην Υψηλή Πύλη. Το 1617 ο Αγγελος Γκοζαντίνι κηρύχθηκε έκπτωτος και το νησί ενσωματώθηκε οριστικά στην Οθωμανική Αυτοκρατορία.
Στη διάρκεια όλων αυτών των αιώνων ο πληθυσμός της Σίφνου αποδεκατιζόταν από ποικιλώνυμους πειρατές. Ο περίφημος περιηγητής και χαρτογράφος Χριστόφορος Μπουεντελμόντι τον 15ο αιώνα περιγράφει τη λειψανδρία που έφθασε σε σημείο οι γυναίκες της Σίφνου να μη βρίσκουν συζύγους. Οι Σιφνιοί, μάλιστα, κατέβαλλαν ένα ιδιαίτερο φόρο, το «τουρκοτέλι», που αποδίδονταν στους πειρατές για να εξασφαλίσουν τη ζωή τους από τις ληστρικές επιδρομές τους.
Με την παραχώρηση προνομίων από τον σουλτάνους Μουράτ Γ’ (1580) και Ιμπραήμ Α’ (1646), η Σίφνος γνώρισε περίοδο οικονομικής και κοινωνικής ανάπτυξης. Οπως και στα υπόλοιπα κυκλαδονήσια, αναπτύχθηκε ο θεσμός της αυτοδιοίκησης με την εκλογή επιτρόπων. Χαρακτηριστικό αυτής της περιόδου ήταν η ίδρυση στα τέλη του 17ου αιώνα Σχολής του Παναγίου Τάφου στο Κάστρο που λειτουργούσε για 300 μαθητές και ήταν γνωστή ως Κοινόν Παιδευτήριον του Αρχιπελάγους. Εκεί μάλλον δίδαξε και η μεγάλη μορφή του Νεοελληνικού Διαφωτισμού Ιώσηπος Μοισιόδακας.
Η οθωμανική κυριαρχία διακόπηκε από την παρουσία του ρωσικού στόλου (1770-1774). Επί εποχής του Κυβερνήτη Ιωάννη Καποδίστρια η Σίφνος ήταν ιδιαίτερη επαρχία στις Κεντρικές Κυκλάδες, και αποτελούσε διοικητικό κέντρο στο οποίο υπάγονταν η Μήλος και η Κίμωλος.
