A história da UERJ na Ilha Grande se inicia em 1994, quando o Governo do Estado do Rio de Janeiro concedeu à Universidade, por cessão de uso, a área que havia sido ocupada pela Colônia Penal Cândido Mendes. A UERJ passou então a ser cessionária das antigas instalações e benfeitorias remanescentes do extinto presídio, da estrada que liga Vila Abraão a Vila Dois Rios e da área florestada que pertencia à antiga Colônia e que inclui parte do Parque Estadual da Ilha Grande com uma importante cobertura de mata atlântica, restinga e manguezais, além dos rios Andorinhas, Barra Pequena e Barra Grande.
Em 1995, a UERJ iniciou efetivamente suas atividades na Ilha Grande, com os primeiros projetos de pesquisa usando como base um dos imóveis sob sua tutela: a casa da antiga sede administrativa do presídio de Vila Dois Rios, o chamado "Casarão".
A inauguração das atuais instalações do Centro de Estudos Ambientais e Desenvolvimento Sustentável (Ceads), em 1998, foi um acontecimento importante para as atividades de pesquisa, ensino e extensão na UERJ e, desde então, o monitoramento ambiental têm sido a tônica do trabalho do Ceads.
A área de Vila Dois Rios é classificada pela legislação municipal como uma zona urbanística de "preservação congelada", onde não são permitidas novas edificações. Por isso, a UERJ elaborou um plano de ocupação harmônica e flexível para espaço urbano do campus de Vila Dois Rios que prevê a gradual recuperação dos prédios já ali existentes, integrando as novas atividades com aquelas já desenvolvidas pelo Ceads e pela comunidade local.
Para ampliar e integrar as atividades econômicas e de pesquisa na Ilha, a UERJ inaugurou em janeiro de 2002 novas instalações no campus Ilha Grande: uma Unidade Básica de Saúde, um Centro de Convivência e a capela Nossa Senhora dos Homens, construída em 1938 e agora totalmente recuperada.