Øyas historie med menneskelig bosetning er bortimot 100 000 år gammel. Det kan synes som om Alonissos hadde den tidligste menneskelige bosetning av samtlige øyer i Egeerhavet ettersom arkeologiske undersøkelser har funnet bevis på steinalderbosetning, en neolittisk bosetning i nærheten av odden på Kokkinokastro, datert tilbake til da øya fortsatt var forbundet med Pilionhalvøya på det nåværende greske fastlandet.