Острів був відкритий голландським мореплавцем Абелем Тасманом у 1644 році і названий Земля Ван-Дімена. За іншою версією, острів був відкритий у 1636 році іншим голландським мореплавцем Пітером Пітерсом, який і дав йому назву Земля Ван-Дімена. Проте, прийняв Мелвілл за частину материка. У 1818 році він був перейменований і названий в честь Першого лорда Британського Адмірайства Роберта Дандаса, 1-го Віконта Мелвілл, в честь якого був уже названий острів в Канадському Арктичному архіпелазі. Пізніше, в 1824 році, Британія зробила першу спробу заселити північне узбережжя Австралії, заснувавши на острові перше європейське поселення — Форт-Дундас.