Die ersten Siedlungsspuren auf Taiwan stammen aus der Jungsteinzeit (etwa um 4000 v. Chr.), eine weitere Siedlungswelle vom chinesischen Festland her zeigte sich ca. um 2500 v. Chr. Diese Periode war gekennzeichnet durch Ackerbau und eine Megalithkultur, die Steine aufstellten und Gräber aus Steinkisten herstellten. Die darauf folgende so genannt "geometrische" Periode trat auf dem Festland bereits ab ca. 1500 v. Chr., auf Taiwan hingegen erst ab 500 v. Chr. auf. Die "geometrische Kultur" wurde auf dem Festland um 700 v. Chr. von den von Osten her eindringenden Chou-Chinesen verdrängt und brachte die Eisenverarbeitung nach Taiwan.
Noch während der ersten Hälfte des 1. Jahrtausends unserer Zeitrechnung boten die indigenen Kulturen auf dem chinesischen Festland und den diesem vorgelagerten Inseln ein kulturell und linguistisch ähnliches Bild. Bis zum 17. Jahrhundert gab es jedoch kaum kulturelle Verbindungen zwischen Taiwan und China. Die indigenen Völker Taiwans pflegten jedoch Handelsbeziehungen sowohl mit China wie auch in Richtung Süden, z. B. mit den Philippinen.
Während der Sui-Dynastie, im Jahr 608, soll es erstmals eine chinesische Expedition nach Taiwan gegeben haben. Es ist jedoch nicht zweifelsfrei belegt, ob es sich bei der in der offiziellen Dynastiegeschichte der Sui als Ryukyu bezeichneten Insel um Taiwan handelt oder die heute zu Japan gehörende Ryukyu-Inselgruppe. In der Anfang des 18. Jahrhunderts erschienenen ersten chinesischen Darstellung Taiwans (台灣府志 Taiwan Fuzhi - Schilderung des Distrikts Taiwan) ist als erste Expedition eine Reise des Admirals Zheng He im 15. Jahrhundert erwähnt, die jedoch ebenfalls nicht zweifelsfrei belegt ist. 1367 wurden die westlich von Taiwan gelegenen Pescadoren von der Ming-Dynastie ins Chinesische Reich integriert und zu einem Teil der Provinz Fukien gemacht.
Im Jahr 1583 erreichten die Portugiesen als erste Europäer die Insel und nannten sie Formosa. 1624 besetzten niederländische Seefahrer und die Niederländische Ostindien-Kompanie den Süden der Insel und 1626 gründeten Spanier Niederlassungen bei Keelung und Tanshui.
Die erste größere chinesische Einwanderungswelle geht auf die niederländischen Kolonisatoren zurück, die ab 1624 Siedler anwarben. Um 1641 war etwa ein Drittel der Insel unter niederländischer Verwaltung. Die niederländische Kolonialverwaltung begann zudem mit der christlichen Missionierung der Ureinwohner und richtete die ersten öffentlichen Schulen Taiwans ein. Das von den Niederländern eingeführte lateinische Alphabet hielt sich bis ins frühe 18. Jahrhundert. Es entstanden neue Verhaltens- und Denknormen, neue Dorfstrukturen und neue Herrschaftsstrukturen.
Die niederländischen Kolonialherren wurden durch Koxinga (Zheng Cheng-Kung) vertrieben, einem Kriegsherrn, Piraten und Kaufmann chinesisch-japanischer Abstammung, der sich als Loyalist zur gestürzten Ming-Dynastie (1368-1644) in China bekannte. Zeitgenössischen chinesischen Quellen zufolge soll Koxinga mit 30 000 Gefolgsleuten nach Taiwan übersiedelt sein. 1683 annektierten die neuen Herrscher in Peking, die von den siegreichen Mandschu gegründete Qing-Dynastie (1644-1911), die Insel. Die kaiserliche chinesische Verwaltung kontrollierte jedoch bis zur Abtretung der Insel an Japan Ende des 19. Jahrhunderts nur etwa ein Drittel des taiwanischen Territoriums.
Die durch die Europäer begonnene "Zivilisierung" der indigenen Völker wurde durch die Chinesen weitergeführt, wobei dieses Ziel jedoch nicht kontinuierlich verfolgt wurde. 1734 wurden 50 Schulen eingerichtet, in denen die Kinder in chinesischer Sprache und Kultur unterrichtet wurden. 1758 wurde ein Gesetz erlassen, das die Bewohner Taiwans zwingen sollte, die Haartracht der regierenden Mandschu, chinesische Kleidung und chinesische Namen anzunehmen. Die kriegerischen Bergstämme mit ihrer traditionellen Kopfjäger-Kultur blieben unter chinesischer Herrschaft mehr oder weniger unberührt. Unter den Chinesen wurden Buddhismus und Konfuzianismus eingeführt und verdrängten wieder das von den Holländern verbreitete Christentum.
Im Frieden von Shimonoseki musste China nach dem verlorenen chinesisch-japanischen Krieg von 1894/95 Formosa und die Pescadoren an Japan abtreten, wodurch Taiwan dem japanischen Kaiserreich bis 1945 als Provinz angegliedert wurde. Für das damalige auf Expansion bedachte Japan bedeutete die Annexion Taiwans eine strategische Verbesserung der Ausgangslage bei der Vorbereitung des weiteren Vordringens in China und Südostasien.
Die Rohstoffe der Insel wurden damals im großen Stil ausgebeutet. Bei der Exploration von Tropenhölzern entstand unter anderem die berühmte Schmalspurbahn auf den Berg Alishan, die Alishan-Waldbahn, die heute als Touristenattraktion in etwa vier Stunden Fahrzeit und durch etliche Tunnel von Chiayi bis zu den bewaldeten Gipfeln des Alishan über 2.240 Höhenmeter überwindet.
Die japanische Kolonialverwaltung brachte in jahrzehntelangen blutigen Auseinandersetzungen auch die Bergvölker unter ihre Kontrolle und richtete Schulen und Polizeistationen in den Dörfern ein. Die bis dahin übliche Kopfjagd wurde unterbunden, und es wurde versucht, den Shintoismus als Staatsreligion und -ideologie einzuführen. Sie zwangen die eroberten Völker zu einer "ordnungsgemäßen" Lebensweise. Bis in die 1930er Jahre kam es zu Aufständen der Stämme und als Antwort darauf zu Vergeltungsmaßnahmen durch japanische Polizei und Armee. Die Kolonialverwaltung riegelte zudem die Ureinwohnergebiete durch militärische Sperranlagen mit Zäunen und Bunkern ab. Während des Zweiten Weltkrieges wurden Männer der indigenen Stämme Taiwans (insbesondere der Amis) in die japanische Armee eingezogen. In der Gemeinde Wushe im Zentralgebirge ist heute eine Gedenkstätte an ein Massaker im Jahr 1930 zu besichtigen, in dessen Verlauf japanische Truppen vermutlich mehrere tausend Ureinwohner töteten.
1945 wurde Taiwan nach der japanischen Niederlage gemäß den alliierten Kriegszielen (Kairoer Erklärung) in die damalige Republik China unter Führung von Chiang Kai-shek eingegliedert, während auf dem chinesischen Festland der Bürgerkrieg zwischen der regierenden Kuomintang (KMT) und den chinesischen Kommunisten wieder aufflackerte. Die Truppen der Republik wurden von den Taiwanern zunächst begeistert begrüßt, doch kam es wegen allgegenwärtiger Korruption, galoppierender Inflation und wirtschaftlichen Niedergangs rasch zu Spannungen zwischen Taiwanern und der von der Kuomintang-Regierung eingesetzten Verwaltung, die sich am 28. Februar 1947 in einem blutig niedergeschlagenen Volksaufstand entluden.
1949 floh die Kuomintang-Regierung (KMT) unter Chiang Kai-shek nach ihrer Niederlage im chinesischen Bürgerkrieg auf die Insel. Mit dem Friedensvertrag von San Francisco 1952 wurde bestimmt, dass für die Zukunft Taiwans das Selbstbestimmungsrecht der Taiwaner berücksichtigt werden müsse.
Die nunmehr auf Taiwan und einige Inseln vor der chinesischen Küste beschränkte Republik China nahm noch bis 1971 den chinesischen Sitz im UN-Sicherheitsrat als ständiges Mitglied ein. Der chinesische Sitz wurde nach dem Ausschluss Taiwans durch die Generalversammlung der Vereinten Nationen im Jahr 1971 der Volksrepublik China zugesprochen. Die Republik China gehörte 1945 zu den 51 Gründerstaaten der UNO.
Am 16. Dezember 1978 brachen die USA ihre diplomatischen Beziehungen zu Taiwan ab. Dies geschah im Zuge der Annäherung der USA an die Volksrepublik China. Viele andere Staaten taten das Gleiche.
Die Kuomintang regierte die Insel über vier Jahrzehnte als autoritären Einparteienstaat. 1987 hob die KMT das Kriegsrecht auf, die erste Oppositionspartei, die Demokratische Fortschrittspartei (DFP) wurde gegründet. Der lange aus Schulen, Behörden und Rundfunk verbannte taiwanische Dialekt erlebte eine Renaissance. Ende der 1980er Jahre leitete die Kuomintang unter starkem Druck der Öffentlichkeit erste demokratische Reformen ein. 1992 wurden erstmals freie Parlamentswahlen und 1996 direkte Präsidentschaftswahlen durchgeführt.
Seit 2000 ist mit Chen Shui-bian erstmals ein Politiker der DFP (Demokratische Fortschrittspartei) Präsident. Er wurde 2004 knapp wiedergewählt und verfolgt eine strikte Politik der taiwanischen Eigenständigkeit. Wegen parteiinterner Streitigkeiten und einer Niederlage bei Kommunalwahlen trat das Kabinett am 23. Januar 2006 geschlossen zurück, nachdem Premierminister Frank Hsieh kurz vorher seinen Rücktritt angekündigt hatte. Als neuer Regierungschef wurde Su Tseng-Chang vereidigt, ein ehemaliger Dissident und langjähriges Führungsmitglied der Unabhängigkeitsbewegung.