Ascension Island blev opdaget af den portugisiske søfarer João da Nova i 1501 og fik oprindeligt navnet Conception, men blev genopdaget to år senere i 1503 på Kristi Himmelfartsdag af Alphonse d’Albuquerque, som gav øen sit navn. Da den var tør og ufrugtbar, var den ikke til megen nytte for de østindiske flåder og blev ubeboet.
Den forblev ubeboet, indtil kejser Napoleon I blev fængslet på Sankt Helena i 1815, hvor en lille britisk flåde garnison blev stationeret på Ascension for at nægte franskmændene adgang til øen.
Øen blev betegnet HMS Ascension, en “Stone Sloop of War of the Smaller Class”.
Med Napoleons død i 1821 var Ascension blevet en proviantstation og et sanatorium for skibe fra West Africa Squadron, der var involveret i undertrykkelsen af slavehandelen omkring den vestafrikanske kyst.
I 1823 blev øen overtaget af Royal Marines. Den forblev under tilsyn af det britiske admiralitetsråd indtil 1922, hvor den blev gjort til et afhængighedsområde af Sankt Helena ved kongeligt patentbrev.
Den ophørte med kun at være en militær ø i 1899, da Eastern Telegraph Company ankom og etablerede et midt-atlantisk kommunikationscenter. Fra 1922 til 1964 blev øen forvaltet af Eastern Telegraph Company, som i 1934 blev omdøbt til Cable and Wireless.
I 1964 blev der med henblik på planerne om at etablere BBC- og Composite Signals Organisation-stationer udpeget en administrator af den britiske regering. Under Anden Verdenskrig var Sankt Helenas regering ligeledes repræsenteret på øen.
Under Anden Verdenskrig udviklede USA’s regering efter aftale med Hans Majestæts regering Wideawake Airfield. Fra juli 1942 til krigens afslutning i 1945 passerede amerikanske fly Ascension Island med henblik på de nordafrikanske, mellemøstlige og europæiske krigsskuepladser.
I 1957 blev USA’s tilstedeværelse genetableret, og flyvepladsen blev udvidet og er nu også den sydøstlige sporingsstation for USAF Eastern Test Range. I 1967 blev der bygget en NASA-sporingstation, som støttede Apollo-månelandingsprogrammet. Selv om denne station siden er lukket ned, fortsatte NASA-operationer såsom rumfærgen med at blive støttet fra Ascension af USAF, indtil den blev taget ud af drift.
I 1982 støttede øen operationer på Falklandsøerne, og en RAF-afdeling opererer fortsat på øen til støtte for Falklandsgarnisonen.