I klassisk tid hadde øya en blomstringstid. Den var kjent for sin produksjon av tekstiler og parfyme. Den preget til og med sine egne mynter. På 600-tallet f.Kr. gikk øyene Tilos og Lindos sammen om kolonisere Sicilia og opprettet der byen Gelas. Den greske historikeren Herodotos beskrev på midten 400-tallet f.Kr. at århundrene før hans tid var en gullalder for Tilos. Det athenske sjøforbundet ble opprettet i 478 f.Kr. og Tilos ble medlem og beholdt sin uavhengighet fram til slutten av Peloponneskrigen i 404 f.Kr. da forbundet ble oppløst.