Historien til Vibrandsøy strekker seg tilbake til 1500- og 1600-tallet, da øygruppen tilhørte Apostelkirken i Bergen. I 1652 ble den solgt til private, og fra 1664 fikk stedet tillatelse til å drive gjestgiveri. Det antas at det gamle gjestgiverhuset sør på Vibrandsøy stammer fra denne tiden.
Fra midten av 1800-tallet, parallelt med Haugesunds vekst som by, tok utviklingen virkelig fart på grunn av rike sildeforekomster. Tonjer fyr ble reist i 1846 for å støtte den økende handelen og skipsfarten. Handelshus fra Stavanger og Bergen etablerte sjøhus og sildesalterier, og etter hvert overtok lokale aktører. Vibrandsøy utviklet seg til et livskraftig samfunn med fiskeri, jordbruk, handel, skipsfart og hvalfangst.
En viktig fase var overgangen fra eksport av saltet sild til eksport av fersk sild på is rundt 1890. Denne nyvinningen markerte gullalderen for Vibrandsøy, som ble et senter for eksport i stor skala. Aktiviteten nådde et høydepunkt på 1950- og 60-tallet før sildebestanden gikk tilbake og utviklingen stagnerte.
Vibrandsøy hadde også en sentral rolle i norsk hvalfangsthistorie. Rederiet Knut Knutsen OAS utrustet kokeriet Suderøy med hvalbåter i 1929, og øya ble base for pelagiske ekspedisjoner til Sørishavet frem til 1959. Etter krigen ble det reist verkstedhall for hvalbåtene på Møllerodden og losji for mannskapene i Bergesenhuset. Øya bærer fortsatt tydelige spor etter denne epoken.
Dagens bygningsmiljø utgjør et unikt kulturhistorisk helhetlig samfunn med sjøhus, kaier, bolighus, skolehus, bakeri, gårdsbebyggelse, gjestgiveri og stier som vitner om livet under sildefiskerienes storhetstid.