Wyspa była zasiedlona już 2000 lat p.n.e.[potrzebny przypis] W sagach wyspa jest znana jako Eysysla. Na przełomie XI i XII wieku Sarema była najzamożniejszą z estońskich prowincji. W 1227 podobnie jak sąsiednia Muhu należała do zakonu kawalerów mieczowych. Pod koniec XIII wieku centralna i południowa część wyspy przeszła we władanie biskupstwa Ozylii, a Arensburg stał się drugą co do ważności (po Haapsalu) twierdzą biskupstwa. Po I wojnie północnej (1563) wyspę objęła w posiadanie Dania. Zaledwie 85 lat później, w 1648 roku wyspa została scedowana Szwecji.[potrzebny przypis] Podczas szwedzkiego panowania wyspę zdziesiątkowała epidemia dżumy. W 1710, podczas III wojny północnej Sarema znalazła się w granicach Imperium Rosyjskiego, co zostało potwierdzone podczas pokoju w Nystad. W drugiej połowie XIX wieku wyspa przeżywała swoje prosperity – zostały uruchomione połączenia morskie z Rygą i Petersburgiem (1858). W 1891 w Kuressaare utworzono szkołę morską. W 1896 Saremę połączono z Muhu groblą, na której zbudowano drogę, a w 1912 na wyspie zbudowano elektrownię.
Rosjanie władali wyspą aż do 1917 roku. W październiku 1917 wyspę zdobyli Niemcy (Operacja Albion). Pół roku później, 24 lutego 1918 roku Sarema stała się częścią niepodległej Estonii. Był to wówczas jeden z najintensywniej rolniczo wykorzystywanych obszarów w kraju. Na wyspie istniało wówczas ponad 10 tys. gospodarstw, specjalizujących się głównie w produkcji mleka i jego przetworów. Rybołówstwem zajmowało się jedynie 2 proc. mieszkańców. W 1919 na wyspie otworzono szkołę rolniczą. Na mocy paktu Ribbentrop-Mołotow w czerwcu 1940 roku na wyspę wkroczyła Armia Czerwona. Ponad tysiąc wyspiarzy zostało deportowanych na Syberię. Od października 1941 do 1944 r. wyspa była okupowana przez Niemcy. Przez okres II wojny światowej wielu mieszkańców Saremy zostało wywiezionych do Niemiec, bądź też uciekło do Szwecji. Populacja wyspy zmniejszyła się o 1/3. W latach 1944–1990 wyspa należała do Estońskiej SRR. Przeprowadzono kolektywizację rolnictwa. Armia Czerwona zrobiła z wyspy fortecę, budując ponad 30 baz wojskowych. Prawa do swobodnego przemieszczania się mieszkańców na wyspę były ściśle ograniczane. Od 20 sierpnia 1991 r. Sarema należy do niepodległej Estonii.
W pobliżu wioski Kaali znajduje się rezerwat geologiczny, obejmujący krater uderzeniowyKaali. Ważący co najmniej 400 ton meteoryt uderzył z prędkością 10-20 km/s w dolomitową skałę. Wskutek uderzenia powstało kilka istniejących do dzisiaj kraterów. Średnica największego z zagłębień wynosi 110 metrów, a maksymalna głębokość jeziora Kaalijärv to 6 m. Jezioro to otacza wał ziemny o wysokości 16 m. W pobliżu znajduje się jeszcze 8 mniejszych kraterów. Materiał z ich pobliża nie zawiera osadów morskich, więc ich wiek nie może być większy, niż 10000 lat (Sarema wynurzyła się z Bałtyku 10000 lat temu). Datowanie na podstawie osadów torfowych pozwoliło oszacować powstanie na rok ok. 5500 p.n.e. Nowsze pomiary (datowanie radiowęglowe torfu wzbogaconego w iryd) wskazują, że zderzenie miało miejsce w latach 800 - 400 p.n.e.[2].
W 2008 roku Saremę zamieszkiwało około 39,2 tys. ludzi. Zdecydowaną większością byli Estończycy (98%), a największą mniejszością Rosjanie (1,2%) oraz Finowie (0,25%). Głównym wyznaniem na wyspie jest luteranizm, w mniejszej skali prawosławie. Ludność zajmuje się głównie rolnictwem i rybołówstwem.
wiatraki w Angla – symbol wyspy. Niegdyś bardzo popularne, dziś w tej miejscowości znajduje się ich zaledwie 5. Największy z nich to holender, obok znajdują się także koźlaki
kościół w Jämaja na półwyspie Sõrve z 1864, elementy zdobnicze pochodzą z XVII wieku
↑Siim Veski, Atko Heinsalu, Kalle Kirsimäe, Anneli Poska, Leili Saarse, "Ecological catastrophe in connection with the impact of the Kaali meteorite about 800–400 BC on the island of Saaremaa, Estonia", Meteoritics & Planetary Science, vol.36, 3, ss.1367–1375, 2001 (dostęp www)
