库页岛上的早期居民阿伊努人就是来源于日本列岛。
1295年，日本日莲宗第二代祖师日持上人前往库页岛传教，并且在岛上建立日莲宗据点。
1297年，以日本津轻地方为根据地的虾夷管领安东氏率领“骨嵬”向黑龙江流域侵略。
1485年，库页岛本地阿伊努族首领向武田信广献铜雀台。
1593年，丰臣秀吉派遣大将松前庆广攻占所有虾夷族（即是阿伊努族）土地，其中包括阿伊努族控制的库页岛部分。
1635年，松前公广派村上扫部左卫门巡视库页岛。
1645年，波雅尔科夫带领下的阿穆尔进军活动的参与者第一次见到了库页岛的西北海岸。17世纪中叶，沙俄派哥萨克兵在黑龙江流域骚扰，包括库页岛。
1679年，来自松前藩穴阵屋的久春古丹在库页岛设立城镇大泊町，日本人开始在库页岛开拓渔场。
1689年，清政府与沙皇俄国签定《尼布楚条约》，沙皇俄国由于清政府在库页岛上没有正式驻军，派遣远征军（由士兵和囚犯组成）袭击库页岛北端，杀散赫哲族居民，修起营舍并开采煤矿。此后俄国开始了其征服库页岛的过程，与当地土著和占领南部日本势力展开激烈斗争。
1790年，松前藩派遣松井干藩和新井隆助到岛上窥探，并在库页岛南端的白主设置市集。另一方面，日本派人与沙俄讨论瓜分该岛。
1799年，库页岛南部成为了江户幕府的直辖地。
1799年，沙皇俄国正式批准成立“俄美公司”，其任务是巩固沙俄在北太平洋地区的领土以及夺取黑龙江口、库页岛地区。
1806年10月10日，俄美公司军官赫沃斯托夫的舰队在库页岛南端的久春古丹袭击了松前藩藩主的税务所，焚烧仓库，并宣布库页岛为沙皇俄国所有。俄日之间开始为库页岛的归属发生武装冲突。
1807年，江户幕府派远山景晋赶赴库页岛，将库页岛的管辖权收归幕府，又命令仙台、会津两藩派兵驻守库页岛。
1808年，江户幕府发布“俄船驱逐令”，指令沿海各地，“今后无论在何处海面发现俄船，应即严加驱逐，如敢靠岸，应迅即逮捕或处死”。同年，江户幕府相继派遣最上德内、松田传十郎、间宫林藏到库页岛勘察，初步得出库页岛是一个岛屿的结论。
1808年，日本的江户幕府相继派遣最上德内、松田传十郎、间宫林藏到此。松田传十郎在库页岛最西端（北纬52度）建立“大日本国国境”标柱。
1809年，间宫林藏再次对库页岛进行勘察，并沿黑龙江溯流而**问了清政府设在黑龙江下游德楞的地方政府。由此，日本人第一次确切地得知库页岛是一个岛屿。正式定名为“北虾夷”。此时，库页岛上的阿伊努人已经被纳入日本人范围，自此库页岛南部基本上处于日本控制之下。
1814年，江户幕府从库页岛撤兵，并恢复了松前藩对库页岛的管辖权。
1821年，南库页岛（日本称为桦太）隶属于松前藩。
1850年8月1日，涅维尔斯科伊到达库页岛北部的库艾格达岬，升起俄国国旗，宣布：“现在阿穆尔河口、萨哈林和鞑靼海峡沿岸地带已纳入俄国版图，它们不可侵犯并受到武力保护”。
1852年5月，沙俄“远东政策委员会”派普提雅廷为代表赴日进行谈判。
1853年4月，沙皇尼古拉一世命令俄美公司立即占领库页岛，并命令涅维尔斯科伊在库页岛东西两岸各建立一个哨所。同年8月，涅维尔斯科伊在库页岛东岸登陆，建立了以沙俄东西伯利亚总督穆拉维约夫命名的哨所。并且公然宣布“库页岛属俄国所有”。沙俄在库页岛北端升起俄国国旗，宣布占有该地，并派兵袭击久春古丹。沙俄派使节普查钦赴日，商讨库页岛的归属问题，结果没有成功。
1854年初，沙俄忙于克里米亚战争，暂时从库页岛撤军。