Η στενή αλλά συχνά ταραγμένη λουρίδα της θάλασσας που χωρίζει τα νησιά από την απέναντι ξηρά δεν απότέλεσε εμπόδιο για τη διαρκή παρουσία του ανθρώπου σε αυτά, κατά την αρχαιότητα. Το Αρχαίο όνομα «Λεύκη», όπως το αναφέρει ο Πλίνιος, απόδίδεται στην λευκή ανταύγεια των ασβεστόλιθων και της μάργας στο φώς του ήλιου.
Το Κουφονήσι απότέλεσε οικονομικό και πολιτιστικό κέντρο από τους Μινωικούς μέχρι και τους Ελληνορωμαϊκούς χρόνους και έρεισμα όλων των μεγάλων πόλεων της περιοχής. Όπως εξιστορείται και στην επιγραφή της «Διαιτησίας των Μαγνήτων» που σήμερα είναι εντοιχισμένη στην πρόσοψη του καθολικού της Μονής Τοπλού, υπήρχαν για οριακές διαφορές μεταξύ Ιτάνου και Ιεράπυτνας και μια από τις βασικότερες ήταν η διεκδίκηση από την Ιεράπυτνα του νησιού Λεύκη. Η διαιτησία του 132 μΧ αναφέρει ότι η Λεύκη αποδόθηκε στην Ίτανο, η οποία την κατείχε και προγονικά.
Η ιστορία των νησιών συνδέεται άρρηκτα με την αλιεία σπόγγων και επεξεργασίας της πορφύρας, του γαστερόποδου (Murex brandaris) από το οποίο έβγαζαν το ομώνυμο χρώμα των αρχαίων και των βυζαντινών. Όπως μας λένε οι Αριστοτέλης και ο Πλίνιος, τα όστρακα μαζευόταν ζωντανά την αρχή του φθινοπώρου ή το χειμώνα και τα συντηρούσαν σε κούρτους ώσπου να μαζευτούν πάρα πολλά, γιατί κάθε ένα κοχύλι έδινε μόνο μια σταγόνα βαφής. Μετά κοπανούσαν τα μικρότερα σε πέτρες και τα μεγαλύτερα τα τρυπούσαν και έβγαζαν από το λαιμό του μαλακίου ένα μικρό αδένα που ονομαζόταν «άνθος». Έπειτα έβαζαν στην άλμη το γαλακτώδες υγρό, πρόσθεταν λίγο ξύδι, το άφηναν σε δοχείο στον ήλιο και σιγά - σιγά το χρώμα από κίτρινο γινόταν κατακόκκινο που το αραίωναν ή το συμπύκνωναν με βράσιμο. Η βαφή αυτή, η πορφύρα, πουλιόταν την εποχή εκείνη όσο ζύγιζε σε ασήμι. Αν σ' αυτήν προσέθεταν άνθη υακίνθου το χρώμα ήταν βιολετί, αλλά εθεωρείτο κατωτέρας ποιότητας.
παραλία Ανεμερτιά απέναντι από το νησάκι Μάρμαρο, και σε μικρή απόσταση απο την παραλία, οι ανασκαφές έφεραν σε φως ένα θαυμάσια διατηρημένο λίθινο θέατρο του οποίου το κοίλο ήταν κατεστραμμένο μόνο στην δυτική πλευρά ενώ και μεγάλο τμήμα των ειδωλίων του κέντρου έχει τελείως εξαφανιστεί. Το κοίλο έχει δώδεκα σειρές ειδωλίων και η μεγίστη χορδή του έχει μήκος 34 μ. Η απόσταση του δωδεκάτου ειδωλίου από το δάπεδο της ορχήστρας φθάνει περίπου τα 6 μ. Υπολογίζεται πως το κοίλο χωρούσε περίπου 1000 άτομα.
Το 1976 άρχισαν στο νησί ανασκαφές, οι οποίες έφεραν εκπληκτικά ευρήματα στο φως. Στην βορειοδυτική άκρη του νησιού, στηνΗ ορχήστρα, σχεδόν ημικύκλιο, ήταν ντυμένη με πήλινες πλάκες. Το σκηνικό οικοδόμημα, τελείως κατεστραμένο στο δυτικό του τμήμα θα πρέπει να έφθανε σε μήκος τα 20 μ, ενώ το πλάτος του είναι περίπου 9 μ. Μπορεί να δει κανείς το ανατολικό παρασκήνιο, το λογείο, το υποσκήνιο καθώς και την ανατολική πάροδο που ήταν στεγασμένη με θόλο. Το θέατρο είχε πλούσια διακόσμηση που λεηλατήθηκε. Το θέατρο καταστράφηκε με αγριότητα και πυρπολήθηκε στο τέλος του 4ου αιώνα.
Στα νότια του θεάτρου, αλλά ιδίως στα ανατολικά, βρέθηκε ένας οικισμός που φαίνεται ότι καταστράφηκε και λεηλατήθηκε, όπως και το θέατρο. Οι ανασκαφές εκεί έφεραν στο φως ένα μεγάλο σπίτι - έπαυλη από το οποίο σώζονται οκτώ πλήρη δωμάτια στα οποία εισέρχεται κανείς από μικρό, αλλά επιβλητικό πρόπυλο που «κοιτά» στο δρόμο που οδηγούσε στην ανατολική πάροδο του θεάτρου. Στο σπίτι αυτό βρέθηκαν τα μαγειρεία του καθώς και το απαραίτητο οικιακό εργαστήρι για την κατεργασία της πορφύρας και τα δυο επίσημα δωμάτια για τους ξένους που ήταν στρωμένα με ψηφίδες άσπρες και μαύρες που σχημάτιζαν γεωμετρικά σχέδια μέσα σε πλαίσια, όπως ρόμβους και σταυροειδή κοσμήματα. Στον κυρίως οικισμό ανακαλύφθηκε ένα άλλο μεγάλο σπίτι με 16 δωμάτια. Τα ευρήματα και η χρήση των χώρων δεν αφήνουν αμφιβολία ότι και αυτό είναι ένα τυπικό σπίτι αλιέων πορφύρας.
Το σημαντικότερο οικοδόμημα του συνοικισμού - μετά το θέατρο - είναι το επιβλητικό κτήριο των Δημόσιων Λουτρών (Bali neae) το οποίο ήταν σε χρήση από τον 1ο έως τον 4ο μ.Χ. αιώνα. Είναι γνωστή η παθολογική αγάπη που έτρεφαν οι Ρωμαίοι στα δημόσια λουτρά συνδυάζοντας τη σωματική καθαριότητα με τη γύμναση και τη συζήτηση. Τα Λουτρά ήταν απαραίτητο οικοδόμημα όχι μόνο στις πόλεις αλλά και στους συνοικισμούς. Στα πλουσιόσπιτα υπήρχε ξεχωριστός χώρος, μικρογραφία των δημόσιων λουτρών (Balinea), ενώ γνωστή είναι η πολυτέλεια των αυτοκρατορικών λουτρών (Θέρμαι).
Το λουτρικό συγκρότημα του Κουφονησίου περιλαμβάνει όλους τους χώρους οι οποίοι σύμφωνα με το τυπικό των Λουτρών ήταν σε χρήση σε ένα τέτοιο κτίριο: Γύρω από ένα κήπο, για την ξεκούραση των πελατών και επισκεπτών εκτείνονται τα δωμάτια όπως, το κεντρικό λεβητοστάσιο - του οποίου οι τοίχοι σώζονται σε ύψος 4 μέτρων-, δύο υπόκαυστα - ίσως για άνδρες και γυναίκες ξεχωριστά - λουτρώνες γία εφίδρωση, χλιαρό, ζεστό και κρύο λουτρό και αποδυτήρια. Σε ορισμένα δωμάτια η πολυτέλεια είναι ακόμα και σήμερα εμφανής καθώς διατηρούνται τμήματα από μαρμάρινη επένδυση του πατώματος και των τοίχων. Εντυπωσιακή είναι η σειρά μεγάλων θολωτών δεξαμενών που με κτιστούς αγωγούς έφερναν το νερό από πηγές στα βόρεια του ναού στην πολιτεία που βρίσκεται στην άλλη άκρη του νησιού.
φάρος σε απόσταση μόνο 5 μέτρων από την ανατολική στενή πλευρά του ναού, που ήταν η είσοδός του, αν και στη βόρεια μακριά πλευρά βρέθηκε και άλλη κλιμακωτή είσοδος. Οι διαστάσεις του ναού είναι 18x15,7 μ., έχει κρηπίδωμα, ενώ δίπλα στη βορειοδυτική γωνία του βρέθηκαν τα δυο μεγάλα κομμάτια από το κολοσσιαίο λατρευτικό άγαλμα του ναού που παρίστανε θεότητα καθιστή σε θρόνο τύπου κυβόλιθου. Τα δυο κομμάτια που σώζονται είναι: ένας κυβόλιθος με το αριστερό τμήμα της λεκάνης και το άλλο το δεξιό πόδι από το πτυχωτό ένδυμα της μέσης μέχρι τον αστράγαλο. Δυστυχώς είναι πολύ καταστραμμένο αλλά φαίνεται ότι ανήκει στην Ελληνιστική εποχή. Το συνολικό του ύψος θα ξεπερνούσε τα 2,50 μ. Πάνω του διάφοροι επισκέπτες -ναυτικοί κυρίως- έχουν χαράξει το όνομά τους και τις χρονολογίες μια από τις οποίες είναι το 1630.
Ακόμα στο νότιο τμήμα του νησιού βρέθηκε ένας ναός ο οποίος δυστυχώς έχει υποστεί εξοντωτική λεηλασία από τη λατόμευσή του (το 1920) για να κατασκευασθεί ένα τεράστιοςΕίναι δύσκολο να το φανταστεί κανείς, αλλά μάλλον είναι αλήθεια ότι τα κομμάτια από μάρμαρο που φαίνονται ανάμεσα στο οικοδομικό υλικό του διπλανού κτιρίου του φάρου (το οποίο βομβαρδίστηκε το 1944) προέρχονται από το υπόλοιπο σώμα του αγάλματος που οι εργάτες του φάρου κομμάτιασαν για να χρησιμοποιήσουν για «σφήνες» στις πέτρες και τους τεράστιους συμμετρικούς λίθους, που κι αυτοί «ξεριζώθηκαν» από το ναό. Σήμερα μόνο οι αναβαθμοί και το εσωτερικό γέμισμα του ναού σώζονται, ενώ τό δάπεδο έχει καταστραφεί εντελώς. Ωστόσο, ακόμη πιο πρόσφατα, ένας μεταλλικός αυτόματος φάρος τοποθετήθηκε στο δάπεδο του ναού εκεί που ίσως κάποτε φάνταζε επιβλητικό το κολοσσικό άγαλμα της Θεάς ή του Θεού που λάτρευαν οι κάτοικοι της Λεύκης. Ο φάρος αυτός απομακρύνθηκε αργότερα.
Στις αρχές των βυζαντινών χρόνων το νησί ήταν ησυχαστήριο μοναχών, οι οποίοι χάραξαν μορφές αγίων και επιγραφές στην Λατινική γλώσσα, σε σπηλιές που βρίσκονται στην δυτική ακτή. Μάλιστα σε μια επιγραφή αναφέραται η χρονολογία 1638.