Rond 1000 v.Chr. vestigden zich Ioniërs op Samos, die de vóór-Griekse bevolking verdrongen. De Ioniërs brachten Samos tot grote bloei. Het eiland werd een belangrijk economisch en cultureel centrum en had een belangrijk aandeel in de Griekse kolonisatie. Het eiland was lid van de Ionische Twaalfstedenbond. Onder de tiran Polycrates (circa 540- 521 v.Chr.) bereikte Samos een hoogtepunt, o.a. vanwege de grote publieke werken en zeemacht die hij tot stand bracht. Het lukt Sparta en Korinthe niet om een einde te maken aan zijn bewind. De Perzen wisten Polycrates wel ten val te brengen en stelden zijn broer Syloson er als satraap aan. Na de Perzische oorlogen wist Samos zich in 479 v.Chr. na de Slag bij Mycale weer los te maken van de Perzen en vond het eiland aansluiting bij de Delische Bond als niet-belastingplichtig lid. Een poging zich los te maken van de Bond leidde tot de Samische Oorlog (441 - 439 v.Chr.) tegen Athene, die Samos verloor. Daarna bleef Samos Athene tot het einde van de Peloponnesische Oorlog (404 v.Chr.) trouw. In 365 v.Chr. lukte het de Atheense admiraal Timotheus om het intussen in 387 v.Chr. weer onder Perzische invloed geraakte Samos te veroveren. Hij vestigde er een gemeenschap van 2000 Atheense klèrouchoi, die in 322 v.Chr. op last van de Macedonische diadochenkoning Perdiccas het eiland weer moest verlaten. In de hellenistische periode was Samos tot 197 v.Chr. een steunpunt voor de Ptolemaeën. In 132 v.Chr. werd Samos Romeins.