После поражения России в Крымской войне Змеиный был возвращён Турции, а после Русско-турецкой войны 1877-78 годов стал владением Румынии, на нём был размещён дисциплинарный батальон румынской армии. Во время Второй мировой войны в апреле 1944 года на Змеиный был высажен десант Черноморского флота, и румынский гарнизон сдался без боя. По дипломатическому соглашению, подписанному Николаем Шутовым (от СССР) и Эдуардом Мезинческу (от Румынии), остров Змеиный с 23 мая 1948 года перешел в состав СССР. В 1956 году на острове была размещена радиолокационная рота ПВО, а также радиотехнический взвод береговой системы наблюдения ВМФ СССР. В 1980-х годах на шельфе около Змеиного были обнаружены значительные месторождения нефти и природного газа. Впоследствии это стало причиной новых претензий со стороны Румынии в адрес независимой Украины и требований о новом разграничении территориальных вод.