Conhecida desde o século XVI, Tromelin nunca teve ocupação efectiva. A 31 de Julho de 1761 naufragou na ilha o navio negreiro Utile, carregado de escravos provenientes de Madagáscar a caminho da ilha Maurícia. Parte da tripulação salvou-se e abandonou a ilha numa embarcação construída com os salvados do navio. Transportou apenas os brancos que se salvaram. Os 60 escravos sobreviventes ficaram abandonados na ilha, de onde apenas 15 anos depois, a 29 de Novembro de 1776, foram recuperados os 8 sobreviventes. O navio que os recuperou era a corveta La Dauphine, do comandante de Tromelin, em honra de quem a ilha foi rebaptizada (antes era simplesmente conhecida por ilha Sable, isto é "Areia").

A ilha foi incorporada a partir de 1814 na possessão francesa da ilha Reunião. De 1960 a 2004 foi administrada pelo prefeito da Reunião (embora sob a tutela do Ministro do Ultramar de França).