Die Geschichte Santorins, und damit auch Oias, hängt mit seiner vulkanischen Entstehung zusammen. Vor etwa 3.600 Jahren ereignete sich hier eine der gewaltigsten Vulkanexplosionen der Menschheitsgeschichte, die die Insel formte und zur Entstehung der Caldera führte. Diese Katastrophe beeinflusste auch die minoische Zivilisation und prägte die Landschaft, die heute zu sehen ist. Die Insel wurde im Laufe der Jahrhunderte von verschiedenen Kulturen besiedelt, darunter Phönizier, Dorer, Römer und Byzantiner, was zu einer reichen kulturellen Mischung führte.
Oia selbst entwickelte sich im Mittelalter zu einem bedeutenden Seefahrts- und Handelszentrum, insbesondere im 19. Jahrhundert, als seine Flotte mit der Levante und Russland Handel trieb. Der Reichtum der Kapitäne und Kaufleute zeigte sich in der Architektur, darunter die sogenannten Kapitänshäuser, die sich von den einfachen Höhlenhäusern der Fischer abheben. Ein verheerendes Erdbeben im Jahr 1956 zerstörte jedoch einen Großteil des Dorfes, und viele Einwohner verließen die Insel.
In den folgenden Jahrzehnten wurde Oia jedoch wiederaufgebaut und entwickelte sich zu einem bekannten Reiseziel. Die kykladische Architektur, die weißen Häuser, die in den Fels gehauen sind, und die blauen Kuppeln gehören zum kulturellen Erbe der Insel. Außerdem zeigt Oia seine maritime Vergangenheit und seine Bauweise.