Měsíc Io hrál významnou roli v rozvoji astronomie v 17. a 18. století. Objeven byl již v roce 1610 Galileem Galileiem, spolu s dalšími velkými satelity Jupiteru. Objev těchto měsíců podpořil obecné přijetí Koperníkovo heliocentrického modelu sluneční soustavy, vývoj Keplerových pohybových zákonů a první měření rychlosti světla.[4] Až do konce 19. století zůstával Io jen pouhým bodem. Na začátku 20. století zlepšení astronomických dalekohledů umožnilo rozpoznat tmavě červené polární a světlé rovníkové oblasti. V druhé polovině 20. století prolétly okolo měsíce dvě kosmické sondy Voyager 1 a Voyager 2, které přinesly poznatky o jeho geologické aktivitě v podobě sopek, velkých hor a mladého povrchu bez zjevného pokrytí impaktními krátery. V 90. letech a na začátku roku 2000 kolem měsíce několikrát prolétla kosmická sonda Galileo, což přispělo k získání znalostí o vnitřní stavbě měsíce. Průzkum Io pokračoval v prvních měsících roku 2007 pomocí přeletu sondy New Horizons.