Bonaire beboddes först av Arawakindianer och den tidigast kända bosättningen på ön är daterad till 1000-talet. Ön upptäcktes den 6 september 1499 av spanjoren Alonso de Ojeda under en expedition ledd av Amerigo Vespucci och tillhörde Spanien fram till mars 1636 då den tillföll Nederländerna. Ön förvaltades först av holländska West-Indische Compagnie (Nederländska Västindiska Kompaniet) fram till år 1792 då den införlivades i Nederländska Antillerna. Åren 1800–1803 var den ockuperad av Spanien och 1807–1816 av Storbritannien för att sedan återgå till Nederländerna.

Bonaire införlivades som ett så kallat eilandgebied år 1954 i den nybildade autonoma provinsen Nederländska Antillerna. Sedan Nederländska Antillerna upphörde som autonom provins 2010 har Bonaire status som särskild kommun (bijzondere gemeenten) i Nederländerna, utanför någon särskild provins.