I den hellenistiske tiden, etter Aleksander den stores død i 323 f.Kr., var Tilos under Selevkideriket, Karia, og deretter det ptolemeiske kongedømme i Egypt under innflytelsen til Rhodos, og rundt 200 f.Kr. ble øya underlagt Rhodos' territoriale områder. Øyas historie var nært knyttet til hendelsene på den større Rhodos. I 42 f.Kr. ble øya erobret av romerne. Arkeologiske funn fra romersk og tidlig kristen tid viser at øya hadde en blomstringstid fram til det store jordskjelvet i 551 e.Kr.