Σύμφωνα με την ελληνική μυθολογία, μία από τις πολλές περιπέτειες του Δία, του μεγαλύτερου θεού των αρχαίων Ελλήνων, οδήγησε στην «ανακάλυψη» της Θάσου. Πριν από πολύ καιρό, ο Agenor ήταν βασιλιάς της ανατολικής Φοινίκης. Είχε τρεις γιους, τον Φοίνικα, τον Κίλιξ και τον Κάδμο, και μια κόρη, την Ευρώπη.
Μια ανοιξιάτικη μέρα ο Δίας μεταμορφώθηκε σε ταύρο, απήγαγε την Ευρώπη και τη μετέφερε στην πλάτη του στο Δικταίο Σπήλαιο στην Κρήτη. Εκεί, με τη μορφή ενός όμορφου αετού, ο Δίας ζευγάρωσε με την Ευρώπη και από την ιερή αυτή ένωση γεννήθηκαν τρεις γιοι: Ο Μίνωας, ο διάσημος βασιλιάς της Κρήτης, η Ραδάμανθυς, ο σοφός νομοθέτης, και ο Σαρπηδόνας, ο πρώτος βασιλιάς της Λυκίας. Ενώ η Ευρώπη ήταν κρυμμένη στην Κρήτη, ο πατέρας της, ο Αγήνορας, διέταξε τους γιους του και τον εγγονό του Θάσο να ψάξουν παντού για την Ευρώπη και να μην επιστρέψουν αν δεν τη βρουν.
Ο Φοίνικας ξεκίνησε προς τα νότια. Ο Κίλιξ πήγε βόρεια μέχρι που έφτασε σε μια εύφορη γη όπου έγινε βασιλιάς: από τότε είναι γνωστή ως Κιλικία. Αφού περιπλανήθηκε στα ελληνικά νησιά, ο Κάδμος συνέχισε την αναζήτησή του στην ηπειρωτική Ελλάδα. Επισκέφθηκε το μαντείο του Απόλλωνα στους Δελφούς και συμβουλεύτηκε την ιέρεια Πυθία. Αν και ακολούθησε τις συμβουλές της, δεν μπόρεσε να βρει την Ευρώπη. Αφού πέρασε από τη Φωκίδα, έφτασε στη Βοιωτία, όπου έχτισε μια ακρόπολη, την Καδμεία, και από κάτω της μια πόλη με πλατιές λεωφόρους, την οποία ονόμασε Θήβα.
Εν τω μεταξύ, ο Θάσος, εγγονός του Αγήνορα, έψαχνε την Ευρώπη σε διάφορα μέρη, μέχρι που έφτασε σε ένα νησί έξω από τη Θράκη. Αιχμαλωτισμένος από το θαυμάσιο κλίμα και την πλούσια βλάστηση και μη μπορώντας να επιστρέψει χωρίς την Ευρώπη, εγκατέλειψε την αναζήτησή του. Με τη συνοδεία του εγκαταστάθηκε στο νησί, το οποίο φέρει έκτοτε το όνομά του.
Λόγω του καθαρού αέρα και της δροσερής καλοκαιρινής αύρας, οι αρχαίοι ποιητές έδωσαν στο νησί άλλα ονόματα, όπως Αέρια ή Ιεριά. Το όνομα αυτό αναφέρεται επίσης στον δελφικό χρησμό που έλαβε ο αρχηγός των αποίκων της Πάρου, Τελεσικλής (680 π.Χ.): «Μην πεις στους Παριανούς, Τελεσικλή, ότι σε διέταξα να χτίσεις στη νήσο Αέρια μια πόλη που θα είναι ορατή από παντού. Ονομάστηκε επίσης Αεθρία, που σημαίνει «καθαρός γαλάζιος ουρανός», και Χρυσία, μια αναφορά στη λαμπερή λάμψη του χρυσού (χρυσός) που κάποτε εξορυσσόταν εκεί.
Η θρησκευτική πίστη των Θάσιων, όπως και όλων των αρχαίων Ελλήνων, επικεντρώθηκε στους δώδεκα θεούς του Ολύμπου. Ωστόσο, ο προστάτης του νησιού ήταν ο Ηρακλής, ένας μυστικιστικός θεός που μπορεί να μην είχε τις ρίζες του στον ελληνικό ημίθεο Ηρακλή, αλλά στον φοινικικό θεό Μελκάρθη. Ιδιαίτερες τιμές επιφυλάσσονταν για τον θεό της θάλασσας Ποσειδώνα και τη θεά του κυνηγιού Άρτεμη.
Γιορτάζονταν τα μυστήρια της Δήμητρας, που έφερε στη Θάσο η παριανή ιέρεια Κλεοβία. Υπήρχαν επίσης ειδικές γιορτές του Πυθίου Απόλλωνα, του οποίου ο χιονισμένος λευκός ναός έλαμπε στην ακρόπολη πάνω από την πόλη.