Megalithengräber sind die ersten Zeugnisse von Besiedelung, die bekanntesten dieser mit Steinblöcken gekennzeichneten Gräber befinden sich in Ca Na Costa am Ortsrand von Es Pujols, die Megalithen dort wurden auf ca. 2000 vor Christus zurückdatiert, den Beginn des Bronzezeitalters. Interessanterweise ist dieses Grab das spektakulärste Steingrabmal auf den ganzen Balearen, die Felsbrocken sind in erstaunlicher Symmetrie angeordnet.
Im Jahr 654 v. Chr. gründeten die karthagischen Phönizier auf Ibiza die Kolonie Ebusim, die im Laufe der Zeit zu einer der wichtigsten im westlichen Mittelmeer wurde. Erstaunlicherweise gibt es aus der Zeit keine Beweise für ein Siedlungsnetz auf Formentera. Nach den Phöniziern kamen die Griechen, die den Inseln Ibiza und Formentera den gemeinsamen Namen Pitiusen verliehen - die Pinieninseln.
Ungefähr im Jahr 200 v. Chr. besetzten die Römer die Insel und errichteten eine Festung in der Nähe von Es Caló, deren Grundmauern man noch heute besichtigen kann. Während der römischen Zeit, in der die Pitiusen eine weitreichende Autonomie behielten, gab es auf Formentera eine umfangreiche Bevölkerung, worauf zahlreiche Funde deuten. Die Einwohner bauten auf der Insel hauptsächlich Weizen an, der lateinische Name Frumentaria (die Weizeninsel) ist der Ursprung für den heutigen Namen Formentera.
Nach dem Untergang des römischen Reiches im 5. Jahrhundert eroberten erst die Vandalen, dann die Byzantiner die Balearen und somit auch Formentera.
711 eroberten die Mauren Ibiza und Formentera, aber es dauerte bis ins 10. Jahrhundert bevor die Araber ihre Herrschaft auf den Inseln dauerhaft festigen konnten. Die Mauren brachten ihre zu damaligen Zeiten ausgesprochen fortschrittlichen Kenntnisse in der Landwirtschaft mit, insbesondere in Bezug auf Bewässerungsmethoden. Formenteras heutiges Aussehen ist zum großen Teil auf maurischen Einfluss zurückzuführen, Beispiele sind die allgegenwärtigen Steinmauern und die Bewässerungssysteme, die von den Bauern bis in die heutige Zeit genutzt werden.
1235 n. Chr. eroberte der katalanische König Jaume I.
(Jakob I., der Eroberer) die Balearen und gliederte sie in das Königreich Aragon ein. So fiel auch Formentera wieder unter christlichen Einfluss. 1256 rief Jaume II. das Königreich Mallorca aus, doch bereits knapp hundert Jahre später fiel dieses an das Königreich Aragon zurück. Die Heirat von Isabella I. von Kastilien mit Ferdinand II. von Aragon im Jahre 1469 legte die Grundlagen für die Einigung Spaniens.
Am 12. Oktober 1492 entdeckte Christoph Kolumbus Amerika. Mit dieser Entdeckung verlor der Mittelmeerhandel an Bedeutung und das Königshaus das Interesse an den Balearen. Formentera geriet viele Jahre in Vergessenheit und aufgrund versiegender Grundwasservorkommen und ständiger Piratenangriffe wurde die Insel im 16. Jahrhundert schließlich völlig entvölkert.
Im späten 17. Jahrhundert wurde Formentera erneut von Ibiza aus besiedelt. Bis in die zweite Hälfte des 19. Jahrunderts lebte die Bevölkerung von Landwirtschaft, Fischen und der Gewinnung von Salz. Das mühselige Leben und die wachsenden Bevölkerungszahlen zwangen schließlich viele Einwohner zur Emigration, meist nach Zentral- oder Südamerika.
Während des Spanischen Bürgerkriegs (1936 - 1939) gab es auf dem links eingestellten Formentera heftige Kämpfe gegen die nationalistischen Truppen Francos. Mit Hilfe italienischer Verstärkung von Mussolini konnten die Nationalisten schließlich Formentera erobern. 18 Einwohner wurden erschossen, mindesten 5 starben in Konzentrationslagern der Nazis. Von 1939 bis 1942 unterhielten die Nationalisten auf Formentera ein Konzentrationslager, in dem Dissidenten vom Festland auf ihre Hinrichtung warteten.
Nach Ende des Krieges kehrte die Insel zu ihrem entbehrungsreichen Leben zurück, bis in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts erst die Hippies und schließlich mit ihnen der Tourismus auf Formentera Einzug hielt.
