Las islas columbretes se asientan sobre un extenso campo volcánico de cuarenta kilómetros de largo por quince de ancho. Se sitúan sobre una zona de plataforma continental, a sesenta o setenta metros de profundidad, aunque hacia el este rápidamente llega a profundidades de mil metros. Empezó a formarse hace diez millones de años con sucesivas erupciones volcánicas. Sobre éstas se depositaron escorias muy soldadas y compactadas de tonalidad rojiza. Por encima, se encuentran pequeñas coladas vítreas de fonolitas de unos cincuenta centímetros de espesor y muy oscuras.

Las primeras referencias concretas proceden de los geógrafos de la antigua Roma, como Plinio. También Mela y Estrabón las citan, aunque con el nombre de islas Serpentarias, mientras que los griegos las incluyeron en el grupo de las Ophiusas. Todos los nombres con los que el archipiélago ha sido conocido a lo largo de la historia tienen un mismo punto de partida: las serpientes debido a la abundancia de serpientes que encontraron.

En 1423 Alfonso el Magnánimo, cedió las Islas a Dionisio de Odena, pero éste vio que era muy elevado el coste de mantenerlas y abandonó la cesión. Visitadas únicamente por pescadores, contrabandistas y piratas hasta principios del siglo XIX, la colonización del archipiélago se produce a mediados del siglo XIX con el inicio de la construcción del faro de la isla en 1856, inaugurado el 30 de diciembre de 1859.

Las actividades de los contrabandistas se extendieron durante el siglo XX, al punto que provocaron indirectamente la transformación de la Foradada, cuyo agujero era un excelente refugio natural para los barcos que se dedicaban a estas labores. Muchos contrabandistas eran de origen mallorquín, aunque en la mayoría de los casos hacían ondear bandera inglesa para evitar cualquier intento de abordaje y que fuera requisado el cargamento. En ese abrigo natural permanecían ocultos a los prismáticos de los servicios de vigilancia, hasta finalmente optaron por provocar una explosión de rocas que aterraron parcialmente el túnel marino. Se dice que en la época del emperador Carlos V y su hijo Felipe II, varios corsarios turcos usaron las islas como punto de partida en las razias que asolaban las costas valencianas, siendo Vinaroz y Benicassim algunos de sus destinos predilectos. Luego, durante las guerras del XVII y XVIII, llegó el turno de los piratas franceses e ingleses.

La colonización de las islas con la llegada de los fareros supone un drástico cambio en el medio hasta entonces casi virgen. Se incendia la isla para acabar con las víboras (las últimas fueron vistas a finales del siglo XIX, a lo que ayudaron también los cerdos. Pero las víboras fueron sustituidas por los conejos, llevados a la isla por los fareros para alimentarse, la plaga hoy está remitiendo debido a la mixomatosis.

Se introdujeron animales domésticos (conejos, cabras, cerdos) y se elimina casi toda la vegetación arbustiva para su aprovechamiento como leña. Los últimos restos de vegetación original se conservan en un pequeño rodal de la Ferrera, donde subsisten unos pocos ejemplares de palmito, lentisco y zarzaparrilla, especies que originalmente cubrían l'Illa Grossa.

Los materiales volcánicos, cenizas y escorias compactadas son frágiles a la acción del mar y de las lluvias, hecho que unido a las fuertes pendientes, acelera los procesos erosivos cuando se pierde la cubierta vegetal.

Además de la influencia marina otro factor que modela la fauna y la flora de las Columbretes es el propio aislamiento isleño. Muy alejadas de la tierra más próxima, las poblaciones vegetales y animales insulares se han ido diferenciando de aquellas que las originaron, evolucionando hasta dar especies y subespecies endémicas, la distribución mundial de las cuales queda restringida a estas islas. Encontramos especies de plantas como la alfalfa arbórea, que aparece también en algunos islotes de Baleares, y el mastuerzo marítimo.