由于缺乏史料记载，长洲早年历史今已不可考。但是根据考古出土文物，以及在1970年于长洲东南部发现的长洲石刻，可推断至少在3,000年以前，已有先民到达长洲。与香港其他地方发现的史前石刻一样，长洲石刻可能与商朝先民祭祀天气和祈求风平浪静有关。
最早在明朝的时候，长洲已经发展成为渔船集散的地方。及至清朝乾隆年间发展成为墟市。长洲本为广东省宝安县（旧称新安县）所管辖，可是由于长洲地处偏僻，朝廷鞭长莫及，难于治理，因此在乾隆年间，广东省布政司向当地黄姓大户发出《承垦长洲田莆执照》，将长洲中部土地归黄家所有，并代为管理，惟税收一半须上缴朝廷。
长洲在乾隆年间得到很大的发展，现时岛上的主要庙宇如北社天后古庙（乾隆三十二年，1767年）、大石口天后古庙（乾隆三十七年，1772年）、西湾天后宫（乾隆三十九年，1774年）及玉虚宫（乾隆四十八年，1783年）都是在那个时候兴建，可以见到当时捕渔业的重要性。
在道光二十一年（1841年），时值第一次鸦片战争，清廷在岛上设置长洲汛，由大鹏协水师右营东涌守备派遣驻右哨头司把总及外委各一名，并且率领45名守兵驻守当地。及至同治年间，长洲商业兴旺，粤海关于同治九年（1870年）在岛上设立关口征取厘税。光绪二十四年（1898年），清廷与英国订立《展拓香港界址专条》，将长洲在内的200多个离岛及新界租予英国99年，长洲遂成为了英属香港之一部份。
英国接管后，原本属于黄氏的土地业权继续获得港府承认，但岛上其余土地悉数列为皇室官地。港府在1907年设立理民府管辖新界及离岛地区，为了方便执行及落实地方事务、领导乡民，以及与理民府建立沟通渠道，长洲岛民又设立选举，每两年选出四位总理，以作为居民代表。在1919年，港府曾在长洲中部立界石15块，以划出外籍人士专享的高尚住宅区域，但这些界石在第二次世界大战后已失去法律效力，在1980年代，古物古迹办事处等曾派员寻找长洲界石，迄今只寻回其中10块。
在1941年至1945年的日治时期，长洲随香港全境落入日本手中。日本皇军曾经在长洲官立中学一址设立总部。为了维持和平，日军又以长洲维持会取代旧有选举，作为长洲的地方管理组职。在1945年香港重光后，长洲维持会旋即被港府解散，而地方事务的执行工作则先后由居民协会及华商会所负责。然而，由于长洲在战后急速发展，原有的理民府附设机构已不能应付日益繁重的工作。有见及此，理民府早于1955年令华商会所参与发展地方行政；到1961年，理民府更将权力移交至新成立的独立法定组织长洲乡事委员会，由此退出长洲的地方行政管理事务。虽然如此，港府曾在1969年专门分拆出离岛理民府，作为官民沟通渠道；而时至今日，长洲岛民如需要联络官员，可前往位于香港岛中环的离岛民政事务署。
港府在1982年引入香港区议会后，长洲被划入十八区的离岛区内。长洲乡事委员会原有的部份权力亦被转移至区议会。现时长洲有两个区议会分区，分别为长洲北和长洲南，各分区均选出一名离岛区议员。另外还有一席当然议席，由长洲乡事委员会主席担任。
除了传统的捕鱼业和造船业外，长洲已发展成为香港的著名旅游热点，岛上的旅游业有相当的发展。在香港主权移交初期，长洲旅游业一度因多宗度假屋住客自杀事件和2003年SARS疫情等等而受到打击，但事后已经回复。长洲也是著名滑浪风帆运动员李丽珊的家乡，李丽珊在长洲土生土长，她在1996年阿特兰大奥运会夺得香港历史上首面奥运会金牌，从而声名大噪，当年李丽珊返回长洲后，岛民大肆庆祝，并隆重其事地举行万人祝捷会，成为了一时佳话。
由大屿山银矿湾滤水厂输往长洲的食水由直径为5百毫米的海底水管输送，为长洲唯一的供水来源，弊销万一发生故障，长洲食水供应就会中断。对此，水务署认为有需要尽快改善。至2013年，香港政府计划投资逾2亿5千4百万港元以进行海底食水管敷设工程。水务署计划于同年3月向立法答卜槐会财务委员会申请拨款，将长洲食水供应工程由乙级提升至甲级，工程范围包括由大屿山至长洲，横跨北长洲海峡，以定向钻挖敷设一条长约1点4公里、直径为500毫米的海底食水管道，以及在大屿山和长洲敷设一条长约2百米、直径为450毫米的食水管道。工程计划于同年9月展开，预计于2015年9月竣事。清友
张保仔是清代嘉庆年间的著名海盗，活跃于粤东一带，后来获朝廷招安。根据传说，现位于长洲西湾崖边的一个天然山洞，乃当年张保仔躲避朝廷追捕的藏身之所，也是他收藏宝藏的秘密地点之一。这个被后人称之为张保仔洞的山洞，现今已毫无宝藏的痕迹。由于洞身狭窄，仅可供一人通过，因此游客须从洞的一边进入，再由另一边离开。而要进入山洞，游客亦须沿铁梯而下，并要带备电筒以供照明。
尽管有不少人认为张保仔洞仅为后人穿凿附会，惟该洞已经成为了长洲一处著名名胜，不少人在提起长洲历史时，也会提起张保仔洞。。
