Ostrov Ascension objevil portugalský mořeplavec João da Nova v roce 1501 a původně se jmenoval Conception, o dva roky později, v roce 1503, jej v den Ascensionu znovu objevil Alphonse d’Albuquerque, který dal ostrovu jeho trvalé jméno. Protože byl suchý a neúrodný, byl pro východoindické flotily málo užitečný a zůstal neosídlený.
Zůstal neobydlený až do uvěznění císaře Napoleona I. na Svaté Heleně v roce 1815, kdy byla na Ascensionu umístěna malá britská námořní posádka, aby jej odepřela Francouzům.
Ostrov byl označen jako HMS Ascension, „kamenná válečná šalupa menší třídy“.
Do Napoleonovy smrti v roce 1821 se Ascension stal zásobovací stanicí a sanatoriem pro lodě Západoafrické eskadry, které se podílely na potlačování obchodu s otroky kolem západoafrického pobřeží.
V roce 1823 převzala ostrov královská námořní pěchota. Pod dohledem britské Rady admirality zůstal až do roku 1922, kdy se královským patentem stal závislým územím Svaté Heleny.
V roce 1899 přestal být ostrovem pouze vojenským, když na něj dorazila společnost Eastern Telegraph Company a zřídila zde středoatlantický komunikační uzel. Od roku 1922 do roku 1964 spravovala ostrov Eastern Telegraph Company, která byla v roce 1934 přejmenována na Cable and Wireless.
V roce 1964 byl vzhledem k plánům na zřízení stanic BBC a Composite Signals Organisation vládou Spojeného království jmenován správce. Během druhé světové války měla vláda Svaté Heleny na ostrově obdobné zastoupení.
Během druhé světové války vláda Spojených států po dohodě s vládou Jeho Veličenstva vybudovala letiště Wideawake. Od července 1942 do konce války v roce 1945 přes ostrov Ascension přelétávala americká letadla směřující do severoafrického, blízkovýchodního a evropského válečného prostoru .
V roce 1957 byla obnovena americká přítomnost, letiště bylo rozšířeno a nyní je také jihovýchodní sledovací stanicí USAF Eastern Test Range. V roce 1967 zde byla vybudována sledovací stanice NASA, která podporovala program přistání Apolla na Měsíci. Ačkoli tato stanice byla od té doby uzavřena, operace NASA, jako například Space Shuttle, byly z Ascensionu nadále podporovány USAF, dokud nebyla stanice vyřazena z provozu.
V roce 1982 ostrov podporoval operace na Falklandských ostrovech a na ostrově nadále působí oddíl RAF na podporu posádky Falkland.