Fins el 1990, que adoptà la denominació actual, rebé el nom de Federació Socialista Balear (FSB). Després d’un primer intent en 1913-15, que reuní només grups de Mallorca, es constituí definitivament el maig del 1932, amb 16 agrupacions (el 1933 foren 20) i 1.139 afiliats (955 de Mallorca, 112 de Menorca i 65 d’Eivissa). Celebrà quatre congressos fins el juliol del 1936, i els d’abril-maig del 1936 foren dominats per la lluita entre els prietistes (principalment Jaume Garcia i Joan Montserrat i Parets) i els caballeristes (Antoni Gil i Antoni Ribas). El primer president havia estat Llorenç Bisbal. Tingué com a òrgan de premsa el setmanari El Obrero Balear. Totalment desarticulada arran de la insurrecció militar del 1936, la refundació de la FSB-PSOE no es produí fins el 1975 entorn d’Emilio Alonso i Fèlix Pons i Irazazábal.
Segona força en les eleccions legislatives del 1977 i el 1979 i primera en les del 1982, ha estat sempre el segon partit en nombre d’escons al Parlament de les Illes Balears. En les convocatòries del 1983, 1987, 1991 i 1995 fou primera força d’oposició amb 21 escons. En les eleccions a aquesta cambra del 1999 (16 escons), la pèrdua de la majoria absoluta per part del Partido Popular afavorí la formació d’una coalició de govern, formada pel PSIB, Unió Mallorquina, el Partit Socialista de Mallorca, Esquerra Unida-Els Verds i el Pacte Progressista per Eivissa i Formentera, liderada pel líder del PSIB Francesc Antich i Oliver. El 2003 passà novament a l’oposició amb 19 escons i el maig del 2007, amb 16 escons, reedità el Pacte de Progrés, novament amb Antich com a cap del Govern Balear, del qual fou desallotjat pel PP en les eleccions del maig del 2011, en què obtingué 18 diputats i passà a l’oposició. Tot i perdre 4 diputats en les eleccions del 2015 (14 escons), la davallada encara més acusada del Partido Popular facilità la reedició del Pacte de Progrés. En coalició amb MÉS, formació que incloïa el Partit Socialista de Mallorca i altres formacions d’esquerra i el suport extern de Podem, formà un govern presidit per Francina Armengol. En les eleccions del maig del 2019 el PSIB augmentà la representació a 19 diputats i per primer cop es convertí en primera força al Parlament de les Illes Balears. Al juliol Armengol fou confirmada a la presidència del Govern Balear al capdavant d’una coalició PSIB-MÉS-Podem.
El PSIB, d’altra banda, governa des del 1983 el Consell Insular de Menorca. Els anys 1999-2003 formà part del Pacte Progressista al Consell Insular d’Eivissa i Formentera i el 2007 obtingué la presidència del Consell Insular d’Eivissa, creat aquest mateix any. Han estat secretaris generals del PSIB Francesc Triay (1982), Fèlix Pons (1983), Josep Moll (1985), Joan March (1991), Francesc Triay (1994), Andreu Crespí (1994-97) i Francesc Antich (1997), el qual el febrer del 2012 fou substituït en el càrrec per Francina Armengol (confirmada el 2017).