В 1849 году британский исследователь Генри Келлетт обнаружил в Чукотском море новый остров и назвал его в честь своего судна "Herald" островом Геральд. Западнее острова Геральд Келлетт наблюдал ещё один остров и отметил его на карте. Остров получил своё первое название: "Земля Келлетта".
В 1866 году западный остров посетил первый европеец — капитан Эдуард Далльманн, проводивший торговые операции с жителями Аляски и Чукотки. В 1867 году американский китобой по профессии и исследователь по призванию Томас Лонг — возможно, не зная о предыдущем открытии Келльта, назвал его в честь русского путешественника и государственного деятеля Фердинанда Петровича Врангеля. Врангель знал о существовании острова от чукчей и в течение 1820-1824 годов безуспешно искал его.
В 1879 году поблизости от острова Врангеля пролегал путь экспедиции Джорджа Де Лонга, который пытался достигнуть Северного полюса на судне "Жаннетта". Плавание Де Лонга завершилось катастрофой и в поисках его в 1881 году к острову подошёл американский паровой куттер "Томас Корвин" под командованием Кельвина Хупера. Хупер высадил на остров поисковую партию и провозгласил его территорией США.
В сентябре 1911 года к острову Врангеля подошёл ледокольный пароход "Вайгач" из состава российской гидрографической экспедиции Северного Ледовитого океана. Экипаж "Вайгача" выполнил съёмку побережья острова, совершил высадку и поднял над ним российский флаг.
13 июля 1913 года бригантина канадской арктической экспедиции "Карлук", под руководством антрополога В. Стефансона вышла из порта Ном (Аляска) для исследования острова Хершел в море Бофорта. Но 13 августа 1913 года, в 300 километрах от места назначения, "Карлук" был зажат льдами и начал медленный дрейф на запад. 19 сентября шесть человек, включая Стефансона, отправились на охоту, однако из-за дрейфа льдов больше не смогли вернуться на судно. Им пришлось проделать путь до мыса Барроу. Позднее в адрес Стефансона высказывались обвинения в том, что он умышленно покинул судно под предлогом охоты с целью изучения островов Канадского арктического архипелага.
На "Карлуке" остались 25 человек — команда, члены экспедиции и охотники. Дрейф бригантины продолжался по маршруту барка "Жаннетта" Джорджа Де Лонга, пока 10 января 1914 года она не была раздавлена льдом. Первая партия моряков по поручению Бартлетта и под командованием Бьярне Мамена выступила к острову Врангеля, но ошибочно достигла острова Геральд. На острове Геральд остался старший помощник капитана "Карлука" Сэнди Андерсон с тремя моряками. Все четверо погибли, предположительно из-за пищевого отравления. Другая партия, включая Элистера Маккоя, предприняла самостоятельный поход к острову Врангеля (на расстояние 130 км) и пропала без вести. Остальные 17 человек под командованием Барлетта сумели добраться до острова Врангеля и вышли на берег в бухте Драги. В 1988 году здесь были найдены следы их лагеря и установлен памятный знак. Капитан Барлетт и охотник эскимос Катактовик вдвоём отправились по льдам на материк за помощью. За несколько недель они успешно достигли побережья Аляски, но ледовые условия не позволили предпринять немедленную спасательную экспедицию.
Российские ледокольные пароходы "Таймыр" и "Вайгач" летом 1914 года дважды (1-5 августа, затем 10-12 августа) пытались пробиться на помощь, но не смогли преодолеть льды. Несколько попыток американского куттера "Беар" также оказалась неудачными.
Из оставшихся на острове Врангеля 15 человек трое погибли: двое умерли вследствие отравления пеммиканом, третий был убит. Выжившие добывали себе пропитание охотой и были спасены лишь в сентябре 1914 года экспедицией на канадской шхуне "Кинг-энд-Уинг".
Воодушевлённый опытом выживания экипажа "Карлука" и перспективами морского промысла у острова Врангеля, Стефансон развернул кампанию по колонизации острова. Для поддержки своего предприятия Стефансон пытался получить официальный статус со стороны сначала канадского, а затем британского правительства, но его идея была отвергнута. Отказ, однако, не помешал Стефансону заявлять о поддержке властей и затем поднять над островом Врангеля флаг Великобритании. В итоге это привело к дипломатическому скандалу.