Els éssers humans han viscut a l'atol almenys 2.000 anys.[1] Bikini va ser visitada pels vaixells només una dotzena de vegades o cosa així abans de la fundació de la colònia alemanya de les Illes Marshall (època en què es coneixia la zona com a Nova Guinea Alemanya) el 1885. Juntament amb la resta de les Illes Marshall, Bikini va ser capturada per l'Armada Imperial Japonesa el 1914 durant la Primera Guerra Mundial, i s'hi establí el mandat de l'Imperi del Japó per la Lliga de Nacions el 1920. Els japonesos administraren l'illa sota el Mandat del Pacífic Sud, però deixaren gairebé tots els assumptes locals en mans dels líders tradicionals locals fins al començament de la Segona Guerra Mundial.

Després del final de la Segona Guerra Mundial, Bikini va estar sota el control dels Estats Units com a part del Territori en Fideïcomís de les Illes del Pacífic fins a la independència de les Illes Marshall el 1986.

Entre 1946 i 1958, hi van ser detonats vint-i-tres artefactes nuclears, començant amb la sèrie de l'Operació Crossroads, el juliol de 1946. Abans de les proves nuclears la població indígena havia estat traslladada a l'Atol Rongerik, encara que durant la detonació Castle Bravo, en particular, alguns membres de la població van ser exposats a la pluja radioactiva (vegeu Projecte 4.1 per una discussió dels efectes sobre la salut). Per a l'examen del polsim radioactiu, diversos coets de sondeigs dels tipus de Loki i Asp hi van ser llançats a 11° 35′ N, 165° 20′ E / 11.583°N,165.333°E / 11.583; 165.333.

 Operació Crossroads explosió Baker

El primer de març de 1954 la detonació, anomenada Castle Bravo, va ser la primera prova d'una bomba d'hidrogen pràctica. La major explosió nuclear mai desencadenada pels Estats Units, fou molt més potent del que s'havia previst, i va crear una contaminació radioactiva generalitzada.[2][3][4]

Entre els contaminats hi havia els 23 membres de la tripulació del vaixell de pesca japonès Daigo Fukuryu Maru.[3] L'escàndol que es va provocar va ser enorme al Japó, i va acabar inspirant la pel·lícula Godzilla de 1954, en la qual la prova nuclear dels EUA de 1954 desperta i transforma el monstre, que ataca al Japó abans de ser finalment vençut per l'enginy japonès.

Els habitants de Micronèsia, que sumaven al voltant de 200 persones abans que els Estats Units els traslladassin després de la Segona Guerra Mundial, menjaven peix, marisc, plàtans i cocos. Una gran majoria dels habitants de Bikini van ser traslladats a Kili com a part d'un allotjament temporal, però segueixen allà avui i perceben una indemnització del govern dels Estats Units per a la seva supervivència.[5]

 Patró de precipitació de l'explosió Castle Bravo

El 1968 Estats Units van declarar Bikini habitable i va començar a portar un petit grup de pobladors d'aquesta illa de tornada a casa en la dècada de 1970 com una prova. El 1978, però, els illencs es van retirar de nou quan l'estronci-90 va assolir en el seu cos nivells perillosos després que un equip francès de científics va realitzar proves addicionals a l'illa.[6] No era estrany que les dones tenguessin embarassos defectuosos, avortaments involuntaris, mort del fetus i dany als seus fills com a resultat de les proves nuclears de Bikini.[7] Els Estats Units van proporcionar 150 milions de dòlars en un acord pels danys causats pel programa de proves nuclears.[8]

Des de la dècada de 1980 els líders de la comunitat de Bikini han insistit que, pel que va passar en la dècada de 1970 amb el retorn avortat al seu atol, que volen que tota l'illa de Bikini sigui excavada i el sòl remogut a una profunditat de prop de 38 cm. Els científics involucrats amb els habitants de Bikini han remarcat que, si bé el mètode d'excavació podria lliurar a l'illa del cesi-137, la remoció de la capa superficial del sòl perjudicaria greument el medi ambient, convertint l'illa en una terra virtualment desolada de sorra escombrada pel vent.

L'Atol de Bikini es va introduir a la llista de la UNESCO com a Patrimoni de la Humanitat l'agost del 2010.