Diễn biến cuộc tranh chấp chủ quyền theo thời gian:[3]
Trước thời Pháp thuộc




Hoàng Sa (phía dưới, bên trái), trong tập Thiên Nam tứ chí lộ đồ thư do Đỗ Bá biên soạn năm Chính Hòa thứ 7 (1686) đời Lê Hy Tông




Các quần đảo Hoàng Sa (黄沙) và Trường Sa (tức Vạn lý Trường Sa, 萬里長沙) được thể hiện trong Đại Nam nhất thống toàn đồ (năm 1834-1840).




Hoàng Sa (Bãi Cát Vàng) trong bản đồ của sách Phủ biên tạp lục do Lê Quý Đôn soạn năm 1776.
Những người đánh cá Việt Nam sống trên các đảo tuỳ theo mùa nhưng từ bao giờ thì không thể xác định được.
Đầu thế kỷ 17: Chúa Nguyễn tổ chức khai thác trên các đảo. Đội Hoàng Sa và Đội Bắc Hải có nhiệm vụ ra đóng ở hai quần đảo, mỗi năm 8 tháng để khai thác các nguồn lợi: đánh cá, thâu lượm những tài nguyên của đảo và những hoá vật do lấy được từ những tàu đắm. Theo Phủ biên tạp lục của Lê Quý Đôn thì: "Phủ Quảng Ngãi huyện Bình Sơn có xã An Vĩnh ở gần biển, ngoài biển về phía Đông Bắc có nhiều cù lao, các núi linh tinh hơn 130 ngọn, cách nhau bằng biển, từ hòn này sang hòn kia phải đi một ngày hoặc vài canh thì đến. Trên núi có chỗ có suối nước ngot. Trong đảo có bãi cát vàng dài, ước hơn 30 dặm, bằng phẳng rộng lớn, nước trong suốt đáy... Các thuyền ngoại phiên bị bão thường đậu ở đảo này. Trước họ Nguyễn đặt đội Hoàng Sa 70 suất, lấy người xã An Vĩnh sung vào, cắt phiên mỗi năm cứ tháng 2 nhân giấy sai đi, mang lương đủ ăn 6 tháng, đi bằng 5 chiếc thuyền câu nhỏ, ra biển 3 ngày 3 đêm thì đến đảo ấy. Ở đây tha hồ bắt chim bắt cá mà ăn. Lấy được hóa vật của tàu ([nước ngoài bị đắm vì bão]),... Đến kỳ tháng 8 thì về, vào cửa Eo, đến thành Phú Xuân để nộp, ... Họ Nguyễn đặt đội Bắc Hải, không định bao nhiêu suất, hoặc người thôn Tứ Chính ở Bình Thuận, hoặc người xã Cảnh Dương, ai tình nguyện đi thì cấp giấy sai đi,..., cho đi thuyền câu nhỏ ra các xứ Bắc Hải, cù lao Côn Lôn và các đảo ở Hà Tiên,..., cũng sai cai đội Hoàng Sa kiêm quản... Hoàng Sa gần phủ Liêm Châu đảo Hải Nam, người đi thuyền có lúc gặp thuyền cá Bắc Quốc,...".[4] Lịch triều hiến chương loại chí viết: "Xã An Vĩnh, huyện Bình Dương ở gần biển. Ngoài biển, phía Đông Bắc có đảo [Hoàng Sa] nhiều núi linh tinh, đến hơn 130 ngọn núi. Đi từ núi [chính] ra biển ([tức sang các đảo khác]) ước trừng một vài ngày hoặc một vài trống canh. Trên núi có suối nước ngọt. Trong đảo có bãi cát vàng, dài ước 30 dặm, bằng phẳng rộng rãi... Các đời chúa [Nguyễn] đặt đội Hoàng Sa 70 người, người làng An Vĩnh, thay phiên nhau đi lấy hải vật. Hàng năm, cứ đến tháng 3, khi nhận được lệnh sai đi, phải đem đủ 6 tháng lương, chở 5 chiếc thuyền nhỏ ra biển, 3 ngày 3 đêm mới đến đảo ấy ([tức Hoàng Sa])... Đến tháng 8 thì đội ấy lại về, vào cửa Yêu Môn (tức cửa Thuận An) đến thành Phú Xuân, đưa nộp."[5]
Năm 1686: (năm Chính Hòa thứ 7) Đỗ Bá Công biên soạn Thiên Nam Tứ chí Lộ Đồ Thư trong Hồng Đức Bản Đồ hay Toản Tập An Nam Lộ trong sách Thiên Hạ Bản Đồ. Tấm bản đồ trong Thiên Nam Tứ Chí Lộ Đồ được vẽ theo bút pháp đương thời với lời chú rất rõ ràng: “Giữa biển có một dải cát dài gọi là Bãi Cát Vàng (Hoàng Sa) dài tới 400 dặm… Họ Nguyễn mỗi năm và cuối mùa Đông đưa 18 chiếc thuyền đến đấy lấy hàng hoá, được phần nhiều là vàng bạc, tiền tệ, súng đạn…”, còn bản đồ vẽ trong Toản Tập An Nam Lộ thì ghi chú rất rõ địa danh Bãi Cát Vàng trên biển khơi phía trước của những địa danh trên đất liền như các cửa biển Đại Chiêm, Sa Kỳ, Mỹ Á, phủ Quảng Nghĩa và các huyện Bình Sơn, Chương Nghĩa, Mộ Hoa.
Năm 1753: Có 10 người lính của Đội Bắc Hải đến quần đảo Trường Sa: 8 người xuống đảo, còn 2 người thì ở lại canh thuyền. Thình lình cơn bão tới và thuyền bị trôi dạt đến cảng Thanh Lan của Trung Quốc. Chính quyền Trung Hoa cho điều tra, và khi biết các sự kiện, đã cho đưa 2 người lính Việt Nam về. Lê Quý Đôn viết: "Tôi đã từng thấy một đạo công văn của quan chính đường huyện Văn Xương Quỳnh Châu gửi cho Thuận Hóa nói rằng: năm Càn Long thứ 18