Ascension Island upptäcktes av den portugisiske sjöfararen João da Nova 1501 och kallades först Conception, men återupptäcktes två år senare, 1503 på Ascension Day, av Alphonse d’Albuquerque, som gav ön det bestående namnet. Eftersom den var torr och karg var den föga användbar för de ostindiska flottorna och blev obebodd.
Den förblev obebodd tills kejsar Napoleon I fängslades på S:t Helena 1815, då en liten brittisk marin garnison stationerades på Ascension för att neka fransmännen tillträde till ön.
Ön betecknades som HMS Ascension, en ”Stone Sloop of War of the Smaller Class”.
När Napoleon dog 1821 hade Ascension blivit en proviantstation och ett sanatorium för fartyg från West Africa Squadron som deltog i bekämpningen av slavhandeln runt den västafrikanska kusten.
År 1823 övertogs ön av Royal Marines. Den förblev under överinseende av den brittiska amiralitetsstyrelsen fram till 1922, då den gjordes till ett beroende av St Helena genom kungliga patentbrev.
Den upphörde att vara en ö som enbart var militär 1899 när Eastern Telegraph Company anlände och etablerade en kommunikationshubb i mitten av Atlanten. Från 1922 till 1964 förvaltades ön av Eastern Telegraph Company, som 1934 bytte namn till Cable and Wireless.
Med tanke på planerna på att inrätta stationer för BBC och Composite Signals Organisation utsågs 1964 en administratör av den brittiska regeringen. Under andra världskriget var St Helenas regering på liknande sätt representerad på ön.
Under andra världskriget utvecklade Förenta staternas regering, genom arrangemang med Hans Majestäts regering, Wideawake Airfield. Från juli 1942 till krigsslutet 1945 flög amerikanska flygplan över Ascension Island till krigsskådeplatserna i Nordafrika, Mellanöstern och Europa.
År 1957 återupprättades den amerikanska närvaron, flygfältet byggdes ut och är nu också sydöstra spårningsstationen för USAF:s Eastern Test Range. År 1967 byggdes en spårningsstation för NASA som stödde Apollos program för månlandning. Även om denna station sedan dess har lagts ner fortsatte NASA:s operationer, t.ex. rymdfärjan, att stödjas från Ascension av USAF tills den togs ur bruk.
Under 1982 stödde ön operationer på Falklandsöarna och en RAF-avdelning fortsätter att operera på ön för att stödja Falklandsgarnisonen.