Mljet a été découverte par les anciens géographes gréco-romains, qui ont rédigé les premières notices et descriptions. L’île a été décrite pour la première fois par Scylax de Caryanda au 6e siècle avant J.-C. ; d’autres préfèrent le texte, Periplus de Pseudo-Scylax. Dans les deux textes, elle est nommée Melite et soutenue par Apollonius de Rhodes. Agathemerus et Pline l’Ancien appellent l’île Melita.
Agesilaus d’Anaxarba en Cilicie, le père d’Oppian, fut banni à Mljet par l’empereur romain Septime Sévère (145-211 ap. J.-C.) (ou à Malte par Lucius Verus : voir Oppian).
Mljet est mentionnée vers 950 par l’empereur byzantin Constantin VII Porphyrogénitos dans son De la direction d’un empire comme l’une des îles détenues par les Narentins. L’île a souvent fait l’objet d’une controverse de propriété entre eux et Zachlumia. Les Grecs anciens appelaient l’île « Melita » ou « miel » qui, au fil des siècles, a évolué pour devenir le nom slave, Mljet (prononcé ).
Mljet a été considérée comme la « Melita » sur laquelle Saint Paul a fait naufrage (Actes des Apôtres 27:39-28:11), ce point de vue ayant été exposé pour la première fois au 10ème siècle, par l’empereur romain d’Orient Constantin Porphyrogenitus. Le naufrage de Saint Paul est généralement placé sur l’île méditerranéenne de Malte. Mljet et Malte portaient le même nom dans les sources grecques et romaines ; la mention d’une vipère dans Actes 28:3-5 a été considérée comme favorable à Mljet (il y a des serpents à Mljet et à Malte, mais seule la première abrite un serpent venimeux). Un port portant le nom du saint existe sur les deux îles.
Les bénédictins de Pulsano dans les Pouilles sont devenus les seigneurs féodaux de l’île en 1151, venus de Monte Gargano en Italie. Ils débarquèrent dans l’anse de Sutmiholjska et, en 1187-1198, le prince serbe Desa de la Maison de Vojislavljević construisit et leur donna l’église et le monastère de Sainte-Marie sur l’îlot du Grand Lac (Veliko Jezero) vers l’extrémité nord-ouest de l’île. Le pape Innocent III a émis un document consacrant l’église en 1198.
Les bénédictins ont renoncé à leur domination sur Mljet en 1345, ne conservant qu’un tiers des terres. L’île a obtenu un statut et une municipalité à Babino Polje. Elle a été formellement annexée par la République de Raguse en 1410. Selon le contrat avec les Bénédictins, la municipalité devait payer 300 perpers chaque année.
Au XVIe siècle, le monastère était le centre de la Congrégation de Mljet (Congregatio Melitensis ou Melitana), regroupant tous les monastères de moines bénédictins de la région de la République de Raguse. Le premier président de la Congrégation fut Mavro Vetranović, l’abbé du monastère de Mljet et le célèbre poète. Un autre grand poète y était abbé-Ignjat Đurđević au 18e siècle. Au fil du temps, le monastère bénédictin de Mljet a perdu de son importance, tandis que le siège de la congrégation de Mljet s’est déplacé à Sveti Jakov, près de Ragusa.
En 1809, sous le règne de Napoléon, le monastère de Mljet a été dissous. Lorsque l’Autriche a repris l’île, elle a placé le bureau des forêts dans le bâtiment. Entre les deux guerres mondiales, le bâtiment a appartenu à l’évêché de Ragusa (Dubrovnik). En 1960, il est devenu un hôtel, et en 1998, il a été rendu à l’évêché. L’île a une longue histoire d’écodommages. Afin d’atténuer leurs problèmes de transport, les moines ont creusé un canal vers la côte sud, depuis le lac Veliko Jezero, transformant ainsi les deux lacs d’eau douce en lacs d’eau de mer.
Le deuxième incident concerne les mangoustes. De petites mangoustes asiatiques ont été introduites sur l’île au début du XXe siècle afin de réduire la population de serpents venimeux (l’île était apparemment complètement envahie). Si les mangoustes ont accompli cette tâche, elles ont également éliminé la quasi-totalité de l’avifaune de l’île. À ce jour, l’île manque cruellement d’oiseaux de haies, tels que les moineaux. Les mangoustes représentent un danger pour la volaille domestique et sont également connues pour causer des dégâts dans les vignobles et les vergers.