Σύμφωνα με τη μυθολογία των αρχαίων Ελλήνων, η Τήλος πήρε το όνομά της από τον μικρότερο γιο της Αλίας, αδελφής των Τελχίων και Ήλιου. Όταν η Αλία αρρώστησε βαριά, ο Τήλος ήρθε στο νησί να μαζέψει βότανα για τη θεραπεία της. Αφού η Αλία έγινε καλά, ο γιός της επέστρεψε στο νησί και από ευγνωμοσύνη έκτισε ιερό προς τιμή του Ήλιου - Απόλλωνα και του Ποσειδώνα. Ο ίδιος έγινε ιερέας εκεί (αν και προοριζόταν για το Ιερό του Δία στον Αττάβυρο της Ρόδου) και απόκτησε το δικαίωμα του ιεραπόλου, προνόμιο που μεταδιδόταν από τότε κληρονομικά στους απογόνους του.

Βέβαια, η δικαιολόγηση της ονομασίας του νησιού με αυτόν τον μύθο, είναι ανεπαρκής. Το ίδιο ίσχυε για όλα τα νησιά κα τόπους που έχουν προελληνικές καταλήξεις, π.χ. -νθος, -λος, -σσος, -τος και που οι αρχαίοι Έλληνες δεν καταλάβαιναν τη σημασία τους. Έτσι για το καθένα έπλασαν ένα μύθο.

Ωστόσο ο μύθος αυτός που σχετίζεται άμεσα με τη Ρόδο και τους Τελχίνες, σύμφωνα με τις νέες απόψεις των μελετητών, απηχεί την ζωντανή ανάμνηση των αρχαίων για την κατάκτηση του νησιού και της Ρόδου από τους δραστήριους θαλασσοκράτορες, τους Μινωίτες. Άλλωστε οι λιγοστές ακόμη αρχαιολογικές έρευνες στην Τήλο αποδεικνύουν αυτή την εγκατάσταση, όπως και εκείνες της Ρόδου (Κωνσταντινόπουλος).

Από τα ρωμαϊκά χρόνια (42 π.Χ. κ.ε) οι ιστορικοί επαναλαμβάνοντας ο ένας τον άλλον, την αποκαλούσαν εσφαλμένα Αγάθο0υσα και Τεύτλουσα (πρόκειται για το νησί Σεσκλί κοντά στη Σύμη). Τα λάθη συνεχίστηκαν μέχρι τον 14ο αιώνα μ.Χ., οπότε εμφανίστηκε νέα ονομασία του νησιού ως Piscopi(a), αρχικά από λάθος των χαρτογράφων αλλά και από πολιτική σκοπιμότητα των Βενετών φεουδαρχών της Piscopi Κύπρου, των Comaro, που επιδίωκαν κυριαρχικά δικαιώματα στην Τήλο. Σ' αυτή την σκόπιμη πλάνη βασίστηκαν και οι Ιταλοί από το 1912 για να υποστηρίξουν την κατακτητική τους διάθεση στο χώρο της Δωδεκανήσου Γράφτηκαν διάφορες ανακριβείς θεωρίες, γύρω από την ερμηνεία της ονομασίας Piscopi. Ένα όμως είναι βέβαιο, ότι το νησί ονομαζόταν απ' όλους τους Έλληνες και από τα βάθη των αιώνων ΤΗΛΟΣ και μάλιστα σε πορτολάνους του 15ου αι. σημειώνεται με την τοπική προφορά ως ΝΤΗΛΟΣ.