Occupata durante le guerre persiane, l'isola fu liberata dopo le disfatte persiane di Micale e Platea e rientrò nella lega delio-attica. Durante la guerra del Peloponneso Mitilene e gran parte dell'isola si rivoltarono contro Atene, venendo però duramente sconfitte. Il destino degli abitanti ribelli della città fu oggetto di un acceso dibattito in Attica riportato dallo storico Tucidide nel suo saggio "Guerra del Peloponneso".