I primi abitanti dell'isola di cui si conservano tracce furono i Caiquetio, un ramo degli Arawak, che raggiunsero l'isola dal Venezuela intorno all'anno 1000. Vicino alla capitale e alla baia di Lac sono state rinvenute tracce dei loro insediamenti, e nelle grotte della zona settentrionale dell'isola sono tuttora visibili le loro incisioni su pietra. Nel giro di vent'anni dal primo contatto con gli europei, avvenuto nel 1499, gran parte dei Caiquetio morì di malattia o fu costretto in schiavitù a Hispaniola. Sull'isola sbarcavano soprattutto galeotti provenienti dal Sud America, e molti di loro vivevano in piccoli insediamenti a Rincon, nella regione settentrionale, o ad Antriol, poco a nord di Kralendijk, l'attuale capitale.

Dopo aver perso St Martin a beneficio degli spagnoli, gli olandesi si rivalsero con la presa di Bonaire nel 1633. L'isola divenne il granaio della Compagnia delle Indie occidentali olandesi fino a quando, nel 1791, il governo olandese ne assunse il controllo. Oltre agli schiavi africani importati dalla compagnia per raccogliere il grano, il sale e il legname, gli altri immigrati dell'isola nei 200 anni successivi furono principalmente bianchi d'oltremare. Nel 1864 l'abolizione della schiavitù portò al crollo dell'economia, e se il commercio estero continuò a sussistere grazie all'olio di ricino, l'aloe, la carbonella e la carne di capra sotto sale, non si tirò un sospiro di sollievo fino a quando, all'inizio del XX secolo, fu scoperto il petrolio in Venezuela.

Bonaire beneficiò delle raffinerie di petrolio delle vicine Aruba e Curaçao: il porto di Kralendijk venne ingrandito e si costruì un aeroporto. La popolazione maschile dell'isola ottenne il diritto al voto nel 1936 e cominciò a protestare per avere maggiore autonomia dalla corona olandese. Nel 1954 la regina Giuliana fece di Bonaire un protettorato olandese, concedendo all'isola una discreta autonomia. Alla ricerca di nuove risorse economiche (e di qualcosa di meglio delle saline), l'isola si dedicò al turismo. I campi di prigionia della Seconda guerra mondiale, allestiti per i prigionieri tedeschi, sono stati in gran parte trasformati in alberghi.

Il parco marino Washington-Slagbaai fu creato negli anni settanta per preservare buona parte del territorio, e la politica di conservazione fu portata avanti con la creazione della riserva di fenicotteri nelle saline dell'estremità meridionale dell'isola. Gli abitanti di Bonaire non si sono mai battuti quanto i loro compatrioti di Aruba per ottenere l'indipendenza dai Paesi Bassi, in compenso hanno cominciato ad approfittare della fama dei suoi fondali tra i sub e a sviluppare il turismo. In definitiva l'isola si sta lasciando alle spalle una situazione stagnante per diventare più simile alle altre isole caraibiche.

Nel 2004 le Antille Olandesi, che comprendevano Curaçao, Sint Maarten, Bonaire, Saba e St Eustatius, hanno indetto un referendum per decidere il futuro della Confederazione. La Commissione votò per sciogliere le Antille Olandesi e dal 2007 Bonaire, Saba e St Eustatius hanno ottenuto uno status simile alle municipalità olandesi compreso il diritto di voto alle elezioni.