Σύμφωνα με μια εκδοχή που αναφέρεται στην ελληνική μυθολογία, η Δονούσα είναι το νησί που έκρυψε ο Διόνυσος την Αριάδνη από τον Θησέα όταν επέστρεφαν από την Κρήτη, για να την κρατήσει δική του (άλλη εκδοχή θέλει τον ίδιο τον Θησέα να εγκαταλείπει την Αριάδνη στη Νάξο). Ο Βιργίλιος αναφέρει τη Δονούσα ως έναν από τους σταθμούς του Αινεία στο ταξίδι του από την Τροία προς την Ιταλία.

Οι ανασκαφές στο νησί έχουν φέρει στο φως πρωτοκυκλαδικούς οικισμούς, οι οποίοι εμφανίζουν τη Δονούσα ως εμπορικό σταθμό μεταξύ της Αττικής και του υπόλοιπου Αιγαίου. Κατά τα ρωμαϊκά χρόνια η Δονούσα παραχωρείται στους Ρόδιους, ενώ σύμφωνα με όλα τα στοιχεία αποτελεί και τόπο εξορίας λόγω της απομόνωσής της. Από αυτή την απομόνωση μάλιστα θα προκύψει και ένα κωμικοτραγικό περιστατικό πολλά χρόνια αργότερα όταν θα επισκεφθεί το νησί ο βασιλιάς της Ελλάδας Γεώργιος Α’, από τον οποίο οι κάτοικοι της Δονούσας θα πληροφορηθούν ότι έχει αντικαταστήσει τον προηγούμενο βασιλιά Όθωνα περισσότερο από μια δεκαετία πριν.