Der Name der Insel bedeutet „Fraueninsel“. Möglicherweise ist Naissaar auch die Insel, die in der Chronik Adam von Bremens (um 1075) als "Terra feminarum" erwähnt wird. Spätestens seit dem 15. Jahrhundert wurde sie ständig bewohnt. Sie war das östlichst gelegene Siedlungsgebiet der Estlandschweden; später siedelten sich auch Esten an. Wegen ihrer strategisch günstigen Lage wurde sie seit dem Ersten Nordischen Krieg militärisch genutzt und von Schweden zur Festung ausgebaut. 1788 wurde ein erster Leuchtturm erbaut. Der heutige Leuchtturm wurde 1960 erbaut und hat eine Höhe von 47 m. Die größten Festungsanlagen der Insel stammen aus der Zeit der russischen Herrschaft vor dem Ersten Weltkrieg und gehörte zur Seefestung Imperator Peter der Große. Dazu zählt auch die Schmalspurbahn Naissaar von der Nord- zur Südspitze der Insel.