W I pieśni „Iliady” Hefajstos opowiada matce, jak Zeus chwycił go za nogę i zrzucił z Olimpu: leciał cały dzień i o zachodzie słońca spadł na Lemnos, ledwie żywy, a podnieśli go Sintejowie, dawni mieszkańcy wyspy. Odtąd Lemnos była wyspą boga kowali. Jego imię nosiło główne miasto na północno-wschodnim wybrzeżu, Hefajstia, stolica wyspy w VIII–VI w. p.n.e. Lemnos pojawia się w „Iliadzie” jeszcze kilka razy: stąd Euneos, syn Jazona i królowej Hypsipyle, posyłał Achajom pod Troję statki z winem, a na samej wyspie Grecy płynący na wojnę zostawili Filokteta z cuchnącą raną od ukąszenia węża. Bez jego łuku, odziedziczonego po Heraklesie, Troi nie dało się zdobyć, więc po dziesięciu latach Odyseusz musiał po niego wrócić.

Historia Hefajstii zmieniła się ok. 500 r. p.n.e. Herodot opowiada, że Pelazgowie z Lemnos obiecali kiedyś oddać wyspę Atenom, jeśli ateński okręt przypłynie do nich z północnym wiatrem w jeden dzień, co uważali za niemożliwe, bo Attyka leży na południu. Miltiades Młodszy przypłynął jednak z Chersonezu Trackiego, który był już w rękach Ateńczyków, i zażądał dotrzymania słowa. Hefajstia się poddała, Myrina broniła się w oblężeniu. Z czasów przed Ateńczykami pochodzi zagadkowa stela z Lemnos (znaleziona w 1885 r. w Kaminii, dziś w Muzeum Narodowym w Atenach) z napisem w języku, który przypomina etruski. Włosi, którzy w 1926 r. zaczęli tu kopać, szukali właśnie śladów tej „etrusko-pelazgijskiej” cywilizacji i odkryli nekropolię z IX–VIII w. p.n.e. z ponad 130 urnami. Dziś najlepiej widać teatr z przełomu V i IV w. p.n.e., odbudowany w latach 2000–2004; w 2010 r. znów grano w nim „Króla Edypa”.

Kilka kilometrów dalej, na przylądku Chloi po drugiej stronie zatoki, leży Kabirion, sanktuarium tych samych tajemniczych bóstw co na Samotrace. Mit łączy je z Hefajstosem: Kabirowie mieli być jego potomkami. Sanktuarium powstało między VIII a VII w. p.n.e.; jego archaiczna sala wtajemniczeń może być najstarszym znanym telesterionem w Grecji, starszym od tego w Eleusis. Spłonęła prawdopodobnie przy najeździe perskim ok. 512 r. p.n.e. Najlepiej zachowany jest hellenistyczny telesterion o wymiarach ok. 33 × 46 m, z portykiem z 12 kolumn od strony morza. Pod klifem jest grota, którą miejscowa tradycja nazywa grotą Filokteta.