Mljetet az ókori görög-római geográfusok fedezték fel, akik az első feljegyzéseket és leírásokat írták. A szigetet először Caryanda Scylax írta le a Kr. e. 6. században; mások inkább a Pseudo-Scylax Periplus című szöveget részesítik előnyben. Mindkét szövegben Melite néven szerepel, és a rodoszi Apollonius támogatja. Agathemerus és az idősebb Plinius Melitának nevezi a szigetet.
Agesilaus a kilikiai Anaxarbából, Oppianus apja, Septimius Severus római császár (Kr. u. 145-211) Mljetre száműzte (vagy Lucius Verus Máltára: lásd Oppianus).
Mljetet 950 körül említi VII. Constantinus Porphyrogenitos bizánci császár Of Ruling an Empire című művében, mint a narentinusok által birtokolt szigetek egyikét. A sziget gyakran volt tulajdonjogi vita közöttük és Zachlumia között. Az ókori görögök “Melita” vagy “méz” néven nevezték a szigetet, amely az évszázadok során a szláv Mljet névvé alakult (kiejtése ).
Mljetet tekintették annak a “Melitának”, amelyen Szent Pál hajótörést szenvedett (Apostolok cselekedetei 27:39-28:11), ezt a nézetet először a 10. században Konstantin Porphyrogenitos kelet-római császár fejtette ki. Szent Pál hajótörését általában a Földközi-tengeri Málta szigetére helyezik. Mljet és Málta neve a görög és római forrásokban azonos volt; az Apostolok Cselekedetei 28:3-5-ben szereplő vipera említését Mljet javára gondolták (Mljet-en és Máltán is vannak kígyók, de csak az előbbin él mérges kígyó). A szentről elnevezett kikötő mindkét szigeten létezik.
Az apuliai Pulsanóból származó bencések 1151-ben lettek a sziget hűbérurai, akik az olaszországi Monte Garganóból érkeztek. A Sutmiholjska-öbölben szálltak partra, és 1187-1198-ban a Vojislavljević-házból származó Desa szerb herceg építtette és adományozta nekik a Szent Mária-templomot és kolostort a Nagy-tó (Veliko Jezero) szigetén, a sziget északnyugati vége felé. III. Innocent pápa 1198-ban adta ki a templomot felszentelő oklevelet.
A bencések 1345-ben lemondtak a Mljet feletti uralmukról, és csak a terület egyharmadát tartották meg. A sziget statútumot és önkormányzatot kapott Babino Poljéban. Hivatalosan 1410-ben csatolta a Ragusa Köztársasághoz. A bencésekkel kötött szerződés szerint az önkormányzatnak évente 300 perpát kellett fizetnie.
A 16. században a kolostor a Mljet-kongregáció (Congregatio Melitensis vagy Melitana) központja volt, amely a Ragusa Köztársaság területén lévő összes bencés szerzetes kolostort tömörítette. A kongregáció első elnöke Mavro Vetranović, a mljet-i kolostor apátja és híres költő volt. Egy másik nagy költő volt ott apát, Ignjat Đurđević a 18. században. Az idő múlásával a mljet-i bencés kolostor elvesztette jelentőségét, a mljet-i kongregáció székhelye pedig a Ragusa melletti Sveti Jakovba költözött.
1809-ben, Napóleon uralma alatt a mljet-i kolostort feloszlatták. Amikor Ausztria átvette a szigetet, az erdészeti hivatalt helyezte el az épületben. A világháborúk között az épület a ragusai (dubrovniki) püspökség tulajdonában volt. 1960-ban szálloda lett belőle, majd 1998-ban visszakerült a püspökséghez. A szigetnek hosszú története van az ökológiai károkozással. A szerzetesek a közlekedési gondjaik enyhítésére csatornát ástak a déli partra, a Veliko Jezero tóból, így mindkét édesvízi tavat tengervizes tóvá változtatták.
A második eset a mongúzokkal kapcsolatos. A 20. század elején kis ázsiai mongúzokat telepítettek a szigetre, hogy csökkentsék a mérges kígyóállományt (a szigetet állítólag teljesen ellepték). Miközben a mongúzok teljesítették ezt a feladatot, a sziget nagyjából teljes madárvilágát is kiirtották. A mai napig a szigeten feltűnően kevés a sövénymadár, például a veréb. A mongúzok veszélyt jelentenek a házi baromfira, és közismerten kárt okoznak a szőlőkben és gyümölcsösökben is.