历史上，最早到达最早开发永兴岛的，是居住在南海沿岸中国的先民。据《西南中沙群岛志》记载：早在距今7000年前的人类“新石器时代”，居住在中国南方沿海的先民就凭借船只，向南海索取生存资源。3000年前的殷周时代，南海沿岸的土著越族就与中原地区开始往来。从那时起，我国渔民便常年不断地在南海航行和从事捕捞作业，并最先发现南海诸岛。最迟从唐代起，海南渔民已在南海诸岛上居住。

永兴岛是南海渔民活动的区域，中国汉、唐、宋、元、明、清时期的数据文献对该岛均有记载。宋朝曾派海军巡视，并将南海诸岛划归宋朝版图。元代时，地理学家郭守敬曾在南海进行天文测量。明朝郑和下西洋，标绘过南海诸岛地理位置。清朝宣统皇帝年间，曾派广东海军赴西沙群岛查勘，刻碑升旗。

法占时期

1932年，法属印度支那政府占据了包括永兴岛在内的整个西沙群岛。永兴岛上还存有的法国别墅，也是侵略产物。

日占时期

第二次世界大战期间，南海诸岛一度被日本夺得。日本投降后，根据《开罗宣言》，包括西沙、东沙、中沙和南沙群岛在内的南海诸岛一并归还中国。

民国时期

1946年9月，中国国民政府派海军司令部海事处上尉参谋张君然三次下南海，四次到达西沙群岛。

1946年11月23日，张君然连同进驻西沙群岛的海军舰队副指挥官姚汝钰，乘“永兴号”驱逐舰登临永兴岛，并在岛上立下一方水泥纪念碑，正面碑文为“南海屏藩”四个大字，背面刻有“海军收复西沙群岛纪念碑”，旁署“中华民国三十五年十一月二十四日 张君然立”。

1950年5月，中国人民解放军解放海南岛之后，原驻西沙、南沙群岛的海军官兵都撤往台湾。

新中国时期

在1955年8月时，法国军舰L9006号又驶抵西沙永兴岛，宣称此岛为法国领土(1954年奠边府战役以后，法国被驱逐，珊瑚岛改南越占领)，并强行驱逐中国渔民。

从1956年3月开始，南越以接管法国主权为由分批侵占西沙群岛。首先是1956年5月26日出兵占领甘泉岛，后于1958年8月21日占领琛航岛。中国发表领海声明抗议（开始向永兴岛派驻武装民兵）。在国际舆论以及可能与武装民兵开战的压力下，南越一度暂时从琛航岛、甘泉岛和金银岛撤军，但依然占据着珊瑚岛。

西沙的状况到1959年再度恶化，南越武装挑衅。1959年2月南越海军舰两次在西沙海域拦截中国渔船，并登上琛航岛劫走中国渔民160余名。2月27日中国外交部发表严正声明，3月9日南越释放中国渔民。4月南越又派出陆战队，占晋卿岛、琛航岛等4个岛屿，派兵驻守（后撤军）。1959年3月17日，解放军海军南海舰队派出“南宁”号护卫舰（舷号172，早期舷号）和“泸州”号猎潜艇（舷号“153”，早期舷号）首次赴西沙海区巡逻，并在永兴岛设立了西、南、中沙群岛三个办事处。

自中华人民共和国成立到1974年，由于中国国力和国内政治因素，中国在西沙只有象征性的部署民兵，几乎没有常备军。1973年至1974年，越南在美国的怂恿下，侵占了西沙和南沙6个岛屿。并于1974年1月，公然在西沙挑衅。

1974年1月初，南越宣布将在西沙地区勘探石油。中华人民共和国外交部照例于1974年1月11日发表声明，“中国对南沙群岛、西沙群岛、中沙群岛和东沙群岛享有无可争辩的领土主权。严厉谴责西贡当局对我国领土主权的肆意侵犯”。实际上南越这次不光是口头宣称“勘探石油”，行动上也于1月15日派出巡逻舰“李常杰”号（舷号HQ-16）先期窜入西沙海域，16日又派出护卫舰“陈庆瑜”号（舷号HQ-4）赶来西沙。

1974年1月19日，解放军海军与当时的南越海军在南中国海西沙群岛海域爆发了西沙海战。此战的胜利使得中国重新夺回了对整个西沙群岛及其周边海域的控制权。此次海战中，中国人民解放军牺牲18人，战后被安葬在琛航岛的最高处。永远值得中国人民与中华民族无限怀念！在当时极其困难情况下，中国海军依靠大无畏的精神，打退了越南的入侵，夺回了西沙全部被占岛屿，随后开始建设西沙。在突显的南海争端中，西沙群岛的战略意义更是不言而喻。

2012年6月21日，中华人民共和国民政部公告宣布，经国务院正式批准，撤销海南省西沙群岛、南沙群岛、中沙群岛办事处，建立地级三沙市，政府驻西沙永兴岛。

2020年4月18日消息，国务院于近日批准，海南省三沙市设立西沙区、南沙区。三沙市西沙区管辖西沙群岛的岛礁及其海域，代管中沙群岛的岛礁及其海域，西沙区人民政府驻永兴岛。

岛上有二战时日军留下的炮楼、中华民国政府设立的“海军收复西沙群岛纪念碑”和中华人民共和国政府设立的“南海诸岛纪念碑”。岛西部有一片被称为“西沙将军林”的椰林，这是中国共产党和中华人民共和国国家领导人以及100多位将军先后栽种的，每一棵上刻着栽种者的名字。岛上有“守岛部队军史馆”及“海洋博物馆”两间博物馆。永兴岛宣德路边的日本炮楼建于1939年，高9米，共三层，是第二次世界大战期间日本侵占西沙群岛的证据。

岛上有两座纪念碑亭，亭中各树立一碑石。其一为“海军收复西沙群岛纪念碑”，纪念碑说详述了当时收复岛屿时的情况；另一碑是1991年4月由中国人民解放军立的“中国南海诸岛工程纪念碑”，是一座淡灰色大理石碑，前面用白色的大字详尽地叙写了西沙、南沙、中沙、东沙群岛的历史沿革、疆域面积等，背面是一幅《中国南海诸岛图》。

2012年5月，海南省政府决定在包括永兴岛在内的西沙群岛上投资建设一批保障性住房，让渔民“安居”。同时，两三年内将在有村委会的岛礁上建成污水处理厂，所有污水可在岛上直接处理。一系列改善渔民居住生活条件的项目正在规划中。

永兴岛上唯一的村庄——永兴村，村民大多是从海南岛来这里捕鱼的渔民，有100多人，多居住在木屋里。永兴村小道整洁。村里大多是青壮年男人，女人是随丈夫到这里生活的，岛上有了学校，孩子们能在父母的身边读书和生活。

海南省三沙市第一所学校，海南省三沙市永兴学校于2014年6月14日在三沙市永兴岛破土动工。2015年12月13日，经过18个月的建设，学校正式投入使用，结束了三沙市没有学校的历史。

岛上设有永兴居民委员会。在岛上生活的人员包括三沙市政府工作人员、海军驻岛部队、武警部队海南省边防总队驻岛部队、少量的定居渔民（住满半年一年的每天有一定的生活补助）和大量的过路渔民、来岛建设的工人及零散的观光旅客。每月补给船到达永兴岛的时候，永兴岛居民都会放假两天，到码头协助卸下运补物资，这两天就是永兴岛的节日。

驻岛官兵每两年换班一次，工作人员半年换班一次。永兴岛上的生活用水是经过处理的雨水，分为饮用水和洗涤用水。

上世纪八十年代末九十年代初，在永兴岛，原工委、办事处机关办公楼、宿舍楼、文化活动中心和商业站、水产站、食品站干部职工宿舍楼等相继建成并投入使用。为进一步改善驻岛干部职工的工作生活条件，工委、办事处于1999年和2004年先后投入上千万元新建了永兴大楼、北京路、海南路和工委食堂。1978年，琼沙1号轮船建成并投入使用；1991年琼沙2号轮光荣服役。后随着船体老化，琼沙1、2号轮陆续退出了历史舞台。2007年2月，当时的工委、办事处筹集资金近4000万元，建造了琼沙3号轮船。

1994年至2006年，陆续投入400余万元建造了雨水净化厂和1500吨级的蓄水池，解决了驻岛干部职工吃水用水难的问题。2006年，投入150余万元建造了两座冻库并改建了“西沙餐厅”。2009年，200千瓦一期屋顶太阳能发电站建成投产。同年，中国科学院南海海洋研究所西沙综合实验站动工兴建并投入使用。2003年，岛上陆续开通了移动电话、互联网。永兴岛，从此与世界紧密相连。

2007年，西沙永兴岛调频广播发射台经国家发改委批准立项，并与2011年4月正式开播。发射台设计装备4台3千瓦的发射设备，可同时转播中央人民广播电台一套和海南省广播电台一套广播节目，广播信号覆盖永兴岛半径30公里的地区。同时，工委、办事处陆续更新了卫星电视接收设备，驻岛军警民已能收看到60套电视节目。这些改变，丰富了驻岛军警民的精神文化生活，也及时为在西沙海域作业的渔民提供气象信息服务。

2012年初由国家发改委立项建设的新三沙市人民医院项目在原址正式动工，该项目投资1800万元，建筑面积1992.53平方米，2012年底建成投入使用。医院设有儿科、外科、妇产科、五官口腔科、护理办等科室，配30张病床。此外，为解决渔民在深海生产作业产生的“减压病”等疾病，工委、办事处投入20余万元购置了高压氧舱，并于2006年投入使用。截至2011年底，许多在西沙海域作业、患“减压病”的渔民得到救治。

2012年2月，工委、办事处多方争取资金投入220余万元购置了2台500千瓦的柴油发电机组，彻底解决驻岛干部职工用电难的问题。同时，投入资金近80万元装修一新的西沙宾馆也投入使用。

随着北部湾划界完成，广东、香港等沿海省份和地区的渔民纷纷向南海转产。为了给在南海生产作业的渔民提供后勤保障，工委、办事处争取国债资金1.2亿元，在西沙永兴岛建设渔业补给基地。该项目一期工程已完工。

2016年4月21日，中国出版集团与三沙市政府签署合作协议共建我国最南端的海岛图书馆——“三沙图书馆”，并向三沙市政府捐赠了首批30万元码洋精品图书。此举旨在为永兴岛军民的日常生活带来更多书香，有力地推进全民阅读在三沙市的传播与推广。

永兴岛上建有可降落中国主力军机的机场；海军基地进行了升级，停泊大吨位导弹驱逐舰和护卫舰已无技术障碍；陆基远程反舰巡航导弹，可对周边海路实施封锁。

欧美防务报刊甚至推测，中国在永兴岛有新建地下核潜基地以及超大信号情报监听站的准备。

2008年，永兴岛机场经过大规模翻修和加长，从该机场起飞的战机可覆盖整个南海；另外，机场建有雷达导航站及4个大型油罐，该机场有作为“为战机补充燃料的前沿基地”的打算。

在舰艇部署上，海军基地升级后，可停泊大吨位导弹驱逐舰和护卫舰，岛上设施足以支撑1000多人的日常生活。

2016年2月, 解放军在永兴岛部署了红旗-9地空导弹。同年7月红旗-9导弹撤出永兴岛。

英国《简氏防务周刊》网站3月23日报道，最近的卫星照片显示，中国在西沙群岛永兴岛部署了鹰击-62远程反舰导弹。

美国福克斯新闻网5月26日刊登“独家新闻”称，该媒体所获得的最新卫星图像显示，中国已经在南海的永兴岛上部署了具有隐身能力的无人机。报道还强调，这种部署是“中国首次”。

永兴岛机场1990年开始修建，次年完成第一期工程，跑道为1千米左右。机场总宽度为150米，跑道宽55米；1998年飞机跑道扩建到2230米（约7300英尺）；2000年左右达2500米，具体年份，待了解。建立三沙市之前跑道已经达到2700米；2014年增长跑道3000米。机场可以起降波音737飞机。在2005年，主要接待民航包机，使用60座位的运七型螺旋桨飞机，通航海口美兰国际机场。

2013年7月永兴岛综合码头一期交付，该项目共建成了9个码头泊位，总投资3.395亿元，这将大大提升和完善码头的综合保障功能，为三沙行政管辖、物资补给、陆岛交通和综合执法等活动提供一个综合保障平台。2015年7月24日，三沙市永兴码头配套设施主体工程竣工，将使得三沙物资补给和船只作业更加有保障。据了解，永兴码头配套设施于2014年1月开工，建设冷库、设备用房、片冰机房、渔需物资仓库、航修车间、消防泵房等设施，同时扩建堆场、道路，增设浮标、导标、风暴系船柱及维修护舷。单体建筑的土建部分已经完成，下一步将进行设备安装。

2013秋冬-2014两年填海造陆，增加了面积2.2成，由原来的2.13平方公里扩建到3.16平方公里。扩建永兴岛，主要是机场扩建，跑道以北和石岛之间的澙湖面积也在不断缩小。增加大型停机场机场附近也有一片新的填海成陆区，未来机场的停机坪和机库将在这片新土地上建立起来。机场跑道加长了大约3百米（图片上跑道两头的黄色区域有其它颜色的延伸道），达到了3公里级，起降飞机的最大重量将有所提高，将来可起降大型运输机。

永兴岛在填海工程完成之后，解放军将设立各种远程探测雷达、无线电、雷达信号监听站等。届时整个中国南海沿海国家，一直到新加坡，都会处于中国的无线电信号监听范围内。

2014年10月08日报道，作为三沙市的主体所在，永兴岛的建设一直是南海开发的重点。国家在南海持续投入大量资金设备人员进行建设，成效将在几年后显现。港池内已经停泊了多艘民船。

2016-10-1《三沙永兴岛开始种菜了，月产万余斤》报道：永兴岛4个蔬菜大棚顶部，照在一棵棵茁壮生长的蔬菜上。这些采用水培、无土栽培方式种植的各类瓜菜，1个月可产万余斤，成为永兴居民争相购买的菜品。

培育在水里的生菜长势喜人，无土栽培的蔬菜大棚里，辣椒、黄瓜等也都已挂果。工人们把一粒粒菜种放进特制的塑料泡沫里，准备培育下一批蔬菜。

蔬菜大棚主管蔡大茂介绍，永兴岛的4个蔬菜大棚分别为1个水培大棚和3个无土栽培大棚，总面积近9000平方米，4个蔬菜大棚平均每个月可产万余斤各类蔬菜瓜果。

2016-10-2《永兴岛海水淡化厂启用 全岛日淡化海水达1800吨》报道：10月1日，三沙市永兴千吨海水淡化厂投入使用，加上永兴岛此前建设的海水淡化设备，预计每天可产淡化海水1800吨，全面保障驻岛军警民的用水需求。——比较：此前永兴海水淡化厂共有3台500吨海水淡化设备，进行两备一用，该厂一天淡化海水约1000吨，其中700余吨达到直饮水标准。淡化的海水通过铺设好的供水管道直达驻岛军警民所用水龙头，加上此前建设的海水淡化设备，永兴岛每天可淡化海水约1800吨，满足驻岛军警民的用水需求。

永兴岛气候温和；海水透明度为20—30米，最高达34米，水清浪白，海域珊瑚种类繁多，千姿百态；其间栖息着鱼 、虾 、蟹 、贝 、藻 等丰富多彩的海洋生物，构成了奇特的海底奇观。岛上怪石嶙峋，奇洞清幽；有千年狂风恶浪击不倒的成片海棠树林，以及其它的珍贵树种和人工树林。有沙滩 、海岸 ，也有基岸海岸，海岛周围沙滩洁白，岸宽沙细；海岛空气清爽，其自然景观比海南岛周围海岛具有更高的旅游价值。岛上的人文景观有日本侵略者留下的旧炮楼、中华民国政府设立的“收复西沙群岛纪念碑”（1946年）和中华人民共和国政府设立的“南海诸岛纪念碑”（1974年），历史的痕迹被清晰保留了下来。西部有一片被称为“西沙将军林”的椰林，这是中国共产党和中华人民共和国国家领导人以及100多位将军先后栽种的，每一棵上刻着栽种者的名字。岛上有两间博物馆：“守岛部队军史馆”及“海洋博物馆”。