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1947年中華民國内政部发布的南海诸岛位置图
《尚书·禹贡》中有“南海”名称。[2]《诗经·江汉》：于疆于理，至于南海。《山海经·海内南经》载：鬱水出湘陵南海。[3]
1992年，中央民族学院副教授、考古学家王恒杰在太平岛上发现秦汉米字压印纹硬陶片、汉代朱字压印纹陶片、宋代青瓷片、明末清初的团凤朵云残片、东汉五铢钱等文物[4]。
汉武帝元鼎六年（前111年），汉武帝遣伏波将军路博德、楼船将军楊僕平定南越。次年，以其地设南海、苍梧、郁林、合浦、交趾、九真、日南、珠崖、儋耳等九郡。其中，珠崖、儋耳两郡在海南岛，轄南海諸島，並派水師巡視西沙。
東漢楊孚《異物志》載「漲海崎頭，水淺而多磁石」[5]。“涨海”为南海，“崎头”为島、礁、沙、灘[6]。三國東吳康泰著《扶南傳》提到南沙群島，“漲海中，到珊瑚洲，洲底有盤古，珊瑚生其上也。”[6]万震著《南国异物志》载，“句椎去典遨游八百里，有江口，西南向，东北行，极大崎头，出多磁石”。“玳瑁如龟，生南海”。
东晋时，著名高僧法显撰写《佛国记》记载从印度返回广州的航程，其中从爪哇取道南海只需50天。
隋炀帝派常骏、王君政等经南海海域抵达赤土国。《旧唐书·地理志》载：“振州（今海南三亚）……南至大海……东南至大海二十七里，西南至海千里”。[7]
唐、宋时期歷史地理著作將西沙和南沙群島相繼命名為「九乳螺洲」、「石塘」、「長沙」、「千里石塘」、「千里長沙」、「萬里石塘」、「萬里長沙」等。宋元明清四代，以「石塘」、「長沙」為名記述。《海南省况大全》记录，近年在西沙群岛的永兴和九礁等11个岛屿和礁盘上，发现了南北朝（主要是南朝）的六耳罐、陶环及隋、唐、宋、元、明、清的陶瓷器2000余件，产地多为今广东、福建、江西等地。《宋会要辑稿·占城国》记载：「……数日，主占城界，十日过洋情，东南有石塘，名曰万里，其洋或深或浅，水急礁多，舟覆翻者十七八」。宋周去非《岭外代答》载「长沙、石塘数万里」，「历上下竺与交洋，乃至中国之境。
南宋端宗皇帝曾逃到西沙群岛避难。[來源請求]
元朝至元十六年（1279年），元世祖忽必烈委派同知太史院士郭守敬主持全国性“四海测验”，往南海某岛屿上观测其纬度，《廣輿圖》把西沙群島標為「千里長沙」，南沙群島標為「萬里石塘」。汪大渊所著《岛夷志略》称南海诸岛为万里石塘。[8]至元二十九年（1292年），元世祖派遣大将史弼领兵五千远征爪哇。《元史》载元军「发泉州，……过七洲洋，万里石塘（南沙群岛），历交趾，占城界」巡辖了南沙群岛[9]。
明朝，王佐《琼台外记》载，万州辖有“长沙”“石塘”。《坤輿萬國全圖》（傳入日本的上色版）將南沙群島標註為「萬里長沙」。《混一疆理歷代國都之圖》中標有石塘、長沙和石塘。《海南衛指揮僉事柴公墓誌鉻》載，「廣東瀕大海，海外諸國皆內屬」，「公統兵萬餘，巨艦五十艘」，巡邏「海道幾萬里」。《广东通志》载“督发兵船出海防御……自东莞南亭门放洋，至鸟潴、独潴、七洲三洋，星盘坤未针，至外罗。”
清朝，設崖州協水師營，「崖州協水師營分管洋面，東自万州東澳港起，西至昌化縣四更沙止，共巡洋面一千里，南面直接暹羅、占城夷洋」。《更路簿》載海南島漁民所習用的南沙群島各個島、礁、灘、洲的地名具體方位，其中南沙計73個地名。
清朝将南沙群岛标绘在地圖上[10]，1724年的《清直省分圖》之《天下總輿圖》、1755年《皇清各直省分圖》之《天下總輿圖》、1767年《大清萬年一統天下全圖》、1810年《大清萬年一統地量全圖》、1817年《大清一統天下全圖》和1895年印行的《古今地輿全圖》等許多地圖均將南沙群島列入中國版圖。一些清朝的外交官員如駐英使節郭嵩燾亦指出西沙群島屬於中國[11]。越南持否定态度，2012年7月越南国家博物馆公布一份清朝地图（原圖為《皇朝直省輿地全圖》，此圖僅包括部分清代直省地區，並非全圖），指地图未包括南海岛屿。
在清代官方文籍中，如1676年兩廣總督金光祖纂修的《廣東通志》山川·萬州條，1725年經筵講官、戶部尚書蔣廷錫等校修、1726年雍正皇帝御序的《欽定古今圖書集成》職方典·瓊州府山川考二·萬州條，1731年廣東總督郝玉麟等修纂的《廣東通志》山川·萬州條，1822年兩廣總督阮元總裁、廣東巡撫李鴻賓等監修的《廣東通志》山川略十三·瓊州府萬州條，1679年萬州知州李炎等原著、1819年萬州知州汪長齡主修、1828年萬州知事胡端書續修的《萬州志》川條， 1841年明誼修、張岳崧編纂的《瓊州府志》萬州海防條等官方文籍，均把“千里長沙、萬里石塘”列入廣東省瓊州府万州轄治範圍內。
中國人民至遲明初就到南沙群島從事開發漁業生產。早在明代，有海口港、舖前港和清瀾港漁民及文昌縣漁民到南沙群島去捕撈海參等物。
1868年《中國海指南》記載了中國漁民在南沙群島活動情況，鄭和群礁有「海南漁民，以捕取海參，貝殼為活，各島都有其足跡，亦有久居礁間者，海南每歲有小船駛往島上。攜米糧及其他必需品，與漁民交換參貝。船於每年十二月或一月離海南，至第一次西南風起時返。」清末以來，中國海南島和雷州半島各地漁民都有人到南沙群島去捕魚，其中以文昌、瓊海兩縣最多，每年僅從此二地去的漁船就各有十幾條到二十多條。
民國以來中國漁民開發經營南沙群島的史實，中外史料均有記載。日本小倉卯之助《暴風之島》記載1918年他組織的探險隊到達北子島時發現三位文昌縣海口人。[12]1933年日本三好和松尾到南沙調查時看到北子島有中國人2名、南子島有中國人3名住在那裡。日本《新南群島概況》記載，中業島有漁民「栽種之甘藷」，「昔時有中華民國漁民居住於此島，並種植椰子、木瓜、蕃薯和蔬菜等」。
越南的漁夫和商人也探索南海諸島，但由於並非正式的行動且記錄不足。越南政權立了黃沙隊開拓南海諸島的產物。兩個群島叫黃沙與萬里長沙。《天南四至路圖書》（1686年）阮主時期，回來後黃沙隊入營納產物。西山時代，河蓼請求朝廷立黃沙隊與桂香隊例行去兩沙。1786年2月14日，朝廷令黃沙隊長的會德侯調動水軍號的四個船去兩沙。1803年7月，嘉隆又立黃沙隊與北海隊去兩沙確立主權的插旗了開拓產物。《大南實錄正編》曰封武文富做沙旗海的首馭招募外籍民以立黃沙隊。[13]
中華民國設置的海南特別行政區
南海诸岛在1911年中華民國成立時歸於廣東省，之後則成為海南特別行政區的一部分。1930年代，根據19世紀對印度支那的佔領，法國要求南沙群島的主權，並與英國做了交換。第二次世界大戰中，南海諸島在1939年被日本所合併。
1939年，日本將法國軍隊驅逐出南海群島，開始了長達七年的佔領。二戰結束后，1946年，中華民國政府重行接收南海諸島。
1946年9月13日，國民政府行政院将1930年代命名的南沙群岛改名为中沙群岛，将团沙群岛改名为南沙群岛。11月，行政院令海軍总司令部、内政部协助广东省政府接收南海诸岛，並派太平艦、中業艦（英语：USS LST-717）接收团沙群岛，永兴舰、中建艦（英语：USS LST-716）接收西沙群岛，同年12月任务完成，为纪念太平舰、永兴舰之行，奉命将长岛改名为太平岛，林岛改名为永兴岛。广东省政府以西鸟岛又名斯巴特列岛，远处南疆，特改为南威岛。
1947年1月17日，法國軍艦「東京號」到西沙群島；1月18日，中國駐法國大使錢泰發表聲明：西沙群島屬於中國[14]:8269。1月19日，法國軍艦在西沙群島登陸；外交部長王世杰約見法國駐華大使梅里靄，就法國軍艦「東京號」在西沙群島登陸一事，鄭重表示西沙群島之主權屬於中國[14]:8270。1月21日，國防部長白崇禧宣稱：「西沙群島主權屬於我國，不僅歷史、地理上有所根據，且教科書上亦早載明。去年敵人投退出該群島後，我政府即派兵收復。本月10日有法國偵察機一架飛臨偵察，18日復有法國軍艦一艘駛至群島中最主要一島，我守軍當即表示守土有責，不許其登陸，並責令其退走。」[14]:82711月24日，法軍再度登陸西沙群島，中國政府對法國政府提出嚴重抗議，並派軍艦馳赴西沙群島巡視[14]:8272。1月26日，外交部情報司長何鳳山稱：西沙群島主權屬於中國，漢馬伏波曾到該群島，清宣統二年李准亦懸旗嗚炮，正式成為中國領土；根據1887年中法條約規定，紅線以東屬於中國，故無論在歷史上、地理上，西沙群島均為中國領土；法軍之登陸，無疑係屬非法[14]:8273。1月27日，西貢法國當局向報界發表關於西沙群島爭端之聲明，略謂：「法軍艦『東京號』載有少數軍隊，一部分奉命在波西島登陸，其餘在拔陶兒島登陸。上述兩島有1938年法軍所建軍隊營房、碼頭及氣象站，可見主權屬於法國。」[14]:82731月28日，中國外交部照會法國駐華大使，抗議法軍入侵中國西沙群島珊瑚島[14]:8274。1月29日，中國外交部次長劉鍇在中國國民黨中央宣傳部記者招待會上鄭重否認法國政府外交部聲明中謂中國於1938年同意法國佔領西沙群島之說；稱中國於彼時僅重申其一向立場，中國對該島之主權，為無可爭議者[14]:8275。2月28日，國民政府完成接收西沙、中沙、南沙群島任務[14]:8298。4月29日，中國外交部與內政部、海軍總司令部會商確保南海島嶼對策[14]:8344。5月21日，「永興」、「中業」兩軍艦駛抵南沙群島之太平島，駐守南疆[14]:8358。
1947年11月，内政部编制《南海诸岛新旧名称对照表》正式公布[15][16]。团沙群岛改为南沙群岛，原曰之南沙群岛则改为中沙群岛。12月1日，內政部核定公布南海各島名稱，這些島礁是中國固有領土，自經國防部會同各有關機關接收後，整頓竣事，由內政部命名：一、東沙群島，包括東沙島等三島；二、西沙群島，包括：（甲）永樂群島，其內有甘泉島、道乾群島等九處；（乙）宣德群島，其內有西沙洲、趙述島等21處；三、中沙群島，包括西門暗沙等29處；四、南沙群島，包括：（甲）危險地帶以西各島礁，其內有雙子礁等27處；（乙）危險地帶以西東各島礁，其內有海馬灘等4處；（丙）危險地帶以南各島礁，其中有保衛暗沙等16處；（丁）危險地帶以內各島礁，其內有曾母暗沙等40處[14]:8463-8464。