Mljet fue descubierta por antiguos geógrafos grecorromanos, que escribieron los primeros registros y descripciones. La isla fue descrita por primera vez por Scylax de Caryanda en el siglo VI a.C.; otros prefieren el texto Periplus de Pseudo-Scylax. En ambos textos, recibe el nombre de Melite y se apoya en Apolonio de Rodas. Agathemerus y Plinio el Viejo llaman a la isla Melita.
Agesilaus de Anaxarba en Cilicia, el padre de Oppian, fue desterrado a Mljet por el emperador romano Septimius Severus (AD 145-211) (o a Malta por Lucius Verus: ver Oppian).
Mljet es mencionada hacia el año 950 por el emperador bizantino Constantino VII Porphyrogenitos en su obra De la gobernación de un imperio como una de las islas en poder de los narentinos. La isla fue a menudo objeto de una controversia de propiedad entre ellos y Zachlumia. Los antiguos griegos llamaban a la isla «Melita» o «miel», que a lo largo de los siglos evolucionó hasta convertirse en el nombre eslavo, Mljet (pronunciado ).
Mljet ha sido considerada como la «Melita» en la que naufragó San Pablo (Hechos de los Apóstoles 27:39-28:11), siendo esta opinión expuesta por primera vez en el siglo X, por el emperador romano oriental Constantino Porfirio. El naufragio de San Pablo se sitúa generalmente en la isla mediterránea de Malta. Mljet y Malta tenían el mismo nombre en las fuentes griegas y romanas; la mención de una víbora en Hechos 28:3-5 se pensó a favor de Mljet (hay serpientes tanto en Mljet como en Malta, pero sólo en la primera hay una serpiente venenosa). En ambas islas existe un puerto que lleva el nombre del santo.
Los benedictinos de Pulsano, en Apulia, se convirtieron en los señores feudales de la isla en 1151, procedentes del Monte Gargano, en Italia. Desembarcaron en la ensenada de Sutmiholjska y en 1187-1198 el príncipe serbio Desa de la Casa de Vojislavljević les construyó y donó la Iglesia y el Monasterio de Santa María en el islote del Gran Lago (Veliko Jezero) hacia el extremo noroeste de la isla. El Papa Inocencio III emitió un documento consagrando la iglesia en 1198.
Los benedictinos renunciaron a su dominio sobre Mljet en 1345, conservando sólo un tercio de la tierra. La isla obtuvo un estatuto y un municipio en Babino Polje. Fue anexionada formalmente por la República de Ragusa en 1410. Según el contrato con los benedictinos, el municipio tenía que pagar 300 perpers cada año.
En el siglo XVI, el monasterio era el centro de la Congregación de Mljet (Congregatio Melitensis o Melitana), que reunía a todos los monasterios de monjes benedictinos de la zona de la República de Ragusa. El primer presidente de la Congregación fue Mavro Vetranović, abad del monasterio de Mljet y famoso poeta. Otro gran poeta fue abad allí-Ignjat Đurđević en el siglo XVIII. Con el paso del tiempo, el monasterio benedictino de Mljet perdió su importancia, mientras que la sede de la Congregación de Mljet se trasladó a Sveti Jakov, cerca de Ragusa.
En 1809, durante el gobierno de Napoleón, el monasterio de Mljet fue disuelto. Cuando Austria se apoderó de la isla, colocó la oficina forestal en el edificio. Entre las guerras mundiales, el edificio fue propiedad del Obispado de Ragusa (Dubrovnik). En 1960 se convirtió en un hotel, y en 1998 fue devuelto al obispado. La isla tiene una larga historia de daños ecológicos. Para aliviar sus problemas de transporte, los monjes excavaron un canal hasta la costa sur, desde el lago Veliko Jezero, convirtiendo así ambos lagos de agua dulce en otros de agua salada.
El segundo incidente tiene que ver con las mangostas. A principios del siglo XX se introdujeron pequeñas mangostas asiáticas en la isla para reducir la población de serpientes venenosas (al parecer, la isla estaba completamente invadida). Si bien las mangostas cumplieron esta tarea, también acabaron con casi toda la avifauna de la isla. A día de hoy, la isla carece de aves de seto, como los gorriones. Las mangostas son un peligro para las aves de corral, y también se sabe que causan daños en los viñedos y huertos.