スコットランド出身の商人、トーマス・グラバーは、明治元（1868）年に島の所有者だった佐賀藩とタッグを組んで、炭鉱の共同経営をスタート。翌年には英国人技師・モーリスを呼び寄せ、日本初の洋式竪坑（たてこう）を開坑しました。この竪坑が、2015年に「明治日本の産業革命遺産 製鉄・製鋼、造船、石炭産業」の構成遺産として世界遺産に登録された「北渓井坑（ほっけいせいこう）跡」です。

竪坑に蒸気を動力にした巻揚機や蒸気ポンプを導入し、海底炭田で採掘した石炭の運搬や地中から湧き出る水の排水に使い、作業効率を劇的に向上させました。1日300tの出炭を記録したとされます。

近代炭鉱として生まれ変わった高島炭坑ですが、グラバー商会の倒産により、明治7（1874）年に経営はいったん官営化。その後、後藤象二郎が払い下げを受けるも、島にもうひとつあった南洋井坑のガス爆発、海水の浸水による北渓井坑の廃坑、坑夫の暴動など悲運が続き、経営は暗礁に乗り上げました。

その窮地を救ったのが、三菱の創始者である岩崎彌太郎でした。明治14（1881）年に高島炭坑を買収すると、さらに資本を投じ、明治20年代には三菱最大の事業として発展させました。ここでの収益を元手に、鉱業、造船を中心とした三菱の基盤を盤石なものにしたことから、高島は「三菱発祥の地」ともいわれます。

昭和30～40年代に最盛期を迎え、127万tを出炭しましたが、石炭から石油へのエネルギー転換や国の石炭政策の変更により、昭和61（1986）年、その役目を終え閉山しました。

高島の南隣、端島（はしま）で本格的な採掘事業が開始したのは、明治23（1890）年、三菱が島をまるごと買収してからのこと。高島炭坑の技術、ノウハウをそのまま引き継いで開坑した端島炭坑は、製鉄用原料となる優良炭が豊富な海底炭鉱として発展しました。

出炭量が増えるたびに人口は増え、坑内から出たボタ（捨て石）で周囲をどんどん埋め立て、最終的に南北約480m、東西約160mにまで拡張しました。

「軍艦島」の名は、コンクリートで塗り固めた島影が長崎造船所で造られた軍艦土佐に似ていたことに由来します。

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