Ο Πλίνιος αναφέρει ορισμένα νησιά με την ονομασία «Πορφυρά», των οποίων η θέση σε σχέση με τα «Νησιά της Τύχης», δηλαδή τα Κανάρια, ίσως να υποδεικνύει τη Μαδέρα. Ο Πλούταρχος, αναφερόμενος στον στρατιωτικό διοικητή Κόιντο Σερτόριο (Quintus Sertorius), περιγράφει ότι «επέστρεψε από κάποια νησιά του Ατλαντικού, δύο τον αριθμό, τα οποία ανάμεσά τους είχαν έναν στενό πορθμό και απείχαν από τις ακτές της Αφρικής περίπου 10.000 ρωμαϊκές λεύγες». Η περιγραφή φαίνεται να προσεγγίζει το νησί της Μαδέρα και το Πόρτο Σάντο.

Υπάρχει επίσης μία ρομαντική ιστορία για δύο εραστές, τον Ρόμπερτ Μάξιμ (Robert Machim) και την Άννα ντ' Αρφέτ (Anna d' Arfet), οι οποίοι την εποχή του βασιλιά Εδουάρδου του Γ' της Αγγλίας, έφυγαν από την Αγγλία για τη Γαλλία το 1346, αλλά μία τρομερή καταιγίδα τους έβγαλε από την πορεία τους και τους κατεύθυνε στις ακτές της Μαδέρα. Με στοιχεία του 1351 ενός πορτολάνου, φαίνεται ότι η Μαδέρα ήταν γνωστή πριν φτάσουν σε αυτή Πορτογαλικά πλοία με Γενοβέζους κυβερνήτες.

Το 1419 δύο κυβερνήτες του πρίγκηπα Ερρίκου του Θαλασσοπόρου, ο Ζοάο Γκονσάλβες Ζάρκο (João Gonçalves Zarco) και ο Τριστάο Βαζ Τεϊσέιρα (Tristão Vaz Teixeira) οδηγήθηκαν από μία καταιγίδα στο νησί που ονόμασαν Πόρτο Σάντο. Η ονομασία, που σημαίνει «Άγιο Λιμάνι», δόθηκε σε ευγνωμοσύνη για τη διάσωσή τους. Τον επόμενο χρόνο πραγματοποιήθηκε μία αποστολή για τον εποικισμό του νησιού, στην οποία οι δύο κυβερνήτες μαζί με τον Μπαρτολομέου Περεστρέγιο (Bartolomeu Perestrello), κατέλαβαν τα νησιά στο όνομα του Στέμματος της Πορτογαλίας. Η ανακάλυψη του Πόρτο Σάντο και της Μαδέρα αναφέρονται για πρώτη φορά από τον Γκομές Εάνες ντε Ζουράρα (Gomes Eanes de Zurara) στα «Χρονικά της ανακάλυψης και κατάκτησης της Γουινέας» (Chronica da Descoberta e Conquista da Guiné).

Ο εποικισμός των νησιών ξεκίνησε μεταξύ του 1420 και του 1425. Η πρώτη γραπτή αναφορά του ονόματος Ίλια ντα Μαντέιρα (Νησί της Μαδέρα, που σημαίνει νησί του ξύλου) εμφανίζεται σε χάρτη του 1433.

Οι τρεις παραπάνω κυβερνήτες οδήγησαν τις πρώτες οικογένειες αποίκων, που αποτελούταν από φτωχούς, μη ευγενείς και ορισμένους καταδίκους. Για να καταφέρουν να αναπτύξουν καλλιέργειες στο νησί, οι πρώτοι άποικοι αναγκάστηκαν να κόψουν μέρος του πυκνού δάσους του νησιού, καθώς και να κατασκευάσουν ένα μεγάλο αριθμό καναλιών, γνωστά και ως λεβάδας (levadas), αφού το νερό στο νησί ήταν άνισα κατανεμημένο. Τα πρώτα χρόνια της αποικίας, η διατροφή των κατοίκων βασιζόταν κυρίως στα ψάρια, τα λαχανικά και τα φρούτα. Η πρώτη αγροτική δραστηριότητα με επιτυχία ήταν η καλλιέργεια σιταριού. Αρχικά, οι άποικοι παρήγαγαν σιτάρι για τη δικιά τους τροφή, αλλά μετέπειτα άρχισαν να το εξάγουν και στην Πορτογαλία.

Η παραγωγή σιταριού άρχισε να φθίνει με την πάροδο του χρόνου και, για να αντιμετωπίσει την κρίση, ο Ερρίκος της Πορτογαλίας αποφάσισε να διατάξει τη δημιουργία φυτειών ζαχαροκάλαμου στο νησί. Το ζαχαροκάλαμο ήταν σπάνιο στην Ευρώπη και θεωρούνταν εκείνη την εποχή ιδιαίτερο. Για το σκοπό αυτό προώθησε την εισαγωγή τεύτλων από τη Σικελία ως τα πρώτα εξειδικευμένα φυτά στην αγροτική παραγωγή της Μαδέρα. Η παραγωγή ζαχαροκάλαμου έγινε σημαντικός παράγοντας της οικονομίας του νησιού και αύξησε τη ζήτηση εργατικών χεριών. Κατά περιόδους, στο νησί εισήχθησαν σκλάβοι για εργασία στις φυτείες και συγκεκριμένα το ποσοστό τους στο συνολικό πληθυσμό έφτασε το 10% κατά τον 16ο αιώνα.[1] Έμποροι από την Πορτογαλία και τη Γένοβα προσέγγισαν τη Μαδέρα για εμπόριο ζαχαροκάλαμου, ενώ παράλληλα αναπτύχθηκε η βιομηχανία παραγωγής ζάχαρης μέχρι και τον 17ο αιώνα.

Από εκείνη την περίοδο και μετέπειτα, το πιο σημαντικό προϊόν του νησιού ήταν το κρασί, καθώς η παραγωγή ζάχαρης μεταφέρθηκε στη Βραζιλία, στο Σάο Τομέ και Πρίνσιπε, και αλλού. Το κρασί της Μαδέρα ήταν ίσως το πιο διάσημο πολυτελές ποτό κατά την αποικιοκρατία τον 17ο και 18ο αιώνα. Η Βρετανική Αυτοκρατορία κατέλαβε τη Μαδέρα από το 1807 ως το 1814, ως συνέπεια των Ναπολεόντειων πολέμων στην ηπειρωτική Ευρώπη, ενώ στη συνέχεια επέστρεψε το νησί στην Πορτογαλία, έχοντας συμβάλει στη διάδοση της φήμης του κρασιού.

Όταν μετά το θάνατο του βασιλιά Ιωάννη του ΣΤ' της Πορτογαλίας, ο γιος του και σφετεριστής του θρόνου Μιγκέλ ανέλαβε την εξουσία από την επίσημη διάδοχο, ανεψιά του βασιλιά, Μαρία τη Β', ανακηρύσσοντας τον εαυτό του απόλυτο μονάρχη, η Μαδέρα και ο τοπικός κυβερνήτης Ζοζέ Τραβάσος Βαλντέζ υποστήριξαν τη βασίλισσα. Ο Μιγκέλ απέστειλε στρατιωτικό σώμα το οποίο υπερνίκησε την άμυνα του νησιού και ο Βαλντέζ διέφυγε στην Αγγλία με την προστασία του Βρετανικού βασιλικού ναυτικού το 1828. Το 1921, ο τελευταίος αυτοκράτορας της Αυστροουγγαρίας, Κάρολος ο Α', κατέφυγε στη Μαδέρα, μετά το δεύτερο αποτυχημένο πραξικόπημα του στην Ουγγαρία.

Την 1η Ιουλίου του 1976, μετά τη δημοκρατική επανάσταση του 1974, η Πορτογαλία παραχώρησε πολιτική αυτονομία στη Μαδέρα, η οποία σήμερα έχει τη δική της Κυβέρνηση και δικό της νομοθετικό σώμα. Οι τελευταίες περιφερειακές εκλογές (για νομοθετική συνέλευση) διεξήχθησαν στις 22 Σεπτεμβρίου 2019 και πρόεδρος εξελέγη ο σοσιαλδημοκράτης Μιγκέλ Αλμπουκέρκε.