据史籍记载，中国早在公元前2世纪的汉武帝时代，就通过航海实践发现了南沙群岛。唐、宋以来，中国人民已在南沙群岛生活和从事捕捞等生产活动。在汉代，中国人泛称包括南沙群岛在内的南海诸岛为崎头；宋代则将南沙群岛命名为万里石塘；清代又有万里长沙、千里石塘、石塘等名称。明、清时代，中国政府明确将南沙群岛划归广东琼州府（今海南省）管辖。

19世纪中国国势衰微以后，英国、美国、德国、法国和日本等国垂涎南沙群岛，曾多次派舰艇调查勘测，企图侵占，但未能得逞。1933年，南沙群岛被当时统治越南的法国殖民当局侵占，并非法划归巴地省管辖。第二次世界大战期间，日军于1939年3月侵占南沙群岛。

1945年日本投降后，中国政府于1946年派员接收了南沙群岛，并立碑纪念和派兵驻守。1947年又重新命名东沙、西沙、中沙、南沙4个群岛及各岛、礁、沙、滩的名称，并再度将其划归广东省管辖。

新中国成立后的1951年8月15日，周恩来外长发表了《关于美英对日和约草案及旧金山会议声明》，庄严指出：西沙群岛、南沙群岛和东沙群岛、中沙群岛一样，“向为中国领土”。此后至今，针对外国对南沙群岛主权的侵犯，中国政府一直不断发表声明，重申中国对南沙群岛拥有不可侵犯和无可争辩的主权。1958年9月4日，中国政府发表声明，宣布领海宽度为12海里，并明确指出，这项规定适用于中国的一切领土，包括南沙群岛以及其他属于中国的岛屿。

1959年3月，广东省海南行政区在西沙群岛永兴岛设立了“西沙、南沙、中沙群岛办事处”。从1984年起，中国科学院对南沙群岛进行了为期3年的科学考察。1987年上半年，“实验2号”、“实验3号”两艘考察船重点考察了曾母暗沙盆地，并对其东北部的10个礁进行登礁考察，在59个观察点进行水文、气象、生物等22个项目的综合考察。

1987年下半年至1988年2月，我国在南沙永署礁上人工修筑岛礁，建立了海洋观测站。1988年4月海南省成立后，南沙、西沙和中沙三群岛划归海南省管辖，仍在永兴岛设“西沙、中沙、南沙工委办事处”。其后，全国人民代表大会常务委员会通过《中华人民共和国领海及毗连区法》，重申南沙群岛等岛屿及其海域是中国领土和领海。