En 1977, lors de la campagne municipale Paris Ecologie de Brice Lalonde naît Radio Verte sous l'impulsion d'Antoine Lefébure et Andrew Orr.

Le 25 mai 1981 est lancée l'idée d'une radio reggae, funk, new-wave. Jean-François Bizot rejoint alors l'équipe de Radio Verte. En hommage au livre "Nova Express" de William Burroughs, Radio Verte change de nom pour Radio Nova et s'installe dans un studio à la Villette. Des journalistes du magazine Actuel et de Radio Cité Future s'occupent de la musique à l'antenne. Nova se spécialise tout  d'abord dans le rock alternatif, le post-punk, la new-wave, la techno gothique et la pop anglaise.

Au début des années 80, pour compenser le manque de place sur la bande FM, Radio Nova soit partager sa fréquence avec Radio Ivre, Jazzland et Radio Biennale (ces deux dernières n'émettant qu'épisodiquement).

En 1984, alors que ce partage de fréquence apparaît de plus en plus incohérent tant du point de vue programme que de la ligne éditoriale, l'idée est lancée de regrouper sur la même fréquence Radio Libé (financée par le journal Libération) et Radio Nova (financée par Actuel, la publicité n'étant pas autorisée sur les radios libres). Mais Radio Libé ne voit pas le jour et la même année, l'association SOS Racisme lance Ça bouge dans ma tête (future Ouï FM), une radio au format world proche de Radio Nova.

En 1985, la programmation musicale de la radio est orientée vers la sono mondiale (nom donné à la world music).

En 1987, dans le cadre de la réattribution des fréquences, la CNCL cherche à partager la fréquence de Radio Nova avec Ark-en-Ciel et Ouï FM. Finalement, ce sera avec Ark-en-ciel avec qui elle fusionnera.

En 1988, la programmation musicale change, la radio adopte une programmation principalement reggae, funk et rap.

A la fin des années 1980, l'équipe de Radio Nova tente de lancer des radios pirates un peu partout dans le monde : sur un cargo en mer de Chine en réaction au massacre de la place Tian Anmen (la radio n'a jamais émis), à Bucarest en Roumanie avec Radio Nova 22 pour le Printemps des Peuples, depuis un bateau au large de la Yougoslavie, en Afrique... A l'époque, le développement de Radio Nova en national n'est pas d'actualité. D'une part, le format musical ne peut pas être exporté dans de plus petites villes et d'autre part, faute de réseau assurant une large couverture du territoire. En parallèle, Radio Nova change de fréquence à Paris et obtient une fréquence qu'elle exploite sans partage.

En 1991, Radio Nova donne une place à l’acid-jazz et au rap français.

En 1993, Radio Nova accompagne l'émergence des musiques électroniques et plus particulièrement de la French Touch.

La fin des années 1990 permet également à Radio Nova de diversifier ses activités en lançant Nova Magazine, une version papier du Paris branché (en remplacement du magazine Actuel disparu) mais aussi des filiales spécialisées dans la musique telles que Nova Prod OWL (production radio et télé), Nova Net (production pour internet) et Nova Records (édition de disques). Son émission "Néo Géo" est même reprise par des radios publiques en Allemagne.

Radio Nova reprend aussi des émissions de stations européennes telles que "World Wide acid jazz" de BBC Radio 1 ou "Les Aiguilles dans le Rouge" puis "la Planète Bleue" de la Radio Suisse Romande Couleur3.

A partir de 1998, Radio Nova commence à s'exporter dans les régions : Dreux,  Montpellier et Angers.

En 1999, la programmation musicale est principalement Chill-out, ambient et jungle.

En 1999, Novapress rachète la station TSF qui devient TSF Jazz et s'installe dans ses locaux

Le 18 mai 2009, Jazz Radio, MFM, Radio Classique, Radio Nova, Skyrock et TSF Jazz s'unissent pour créer "Les réseaux indépendants", une organisation professionnelle regroupant des stations musicales nationales ou multi villes qui souhaitent faire entendre leur voix auprès des instances de décision et faire prendre en compte leurs spécificités économiques et culturelles.

Le 26 mai 2009, le CSA retient la radio pour une diffusion en numérique sur Marseille, Nice et Paris.

Le 18 avril 2011, le CSA autorise seize stations à émettre en numérique sur Lyon pendant 9 mois (durée initiale). Parmi elles, Radio Nova.

Début septembre 2011, TSF Jazz et Radio Nova quittent le GIE Les Indés Radios pour commercialiser espaces publicitaires nationaux via Nova régie. Compte tenu du préavis d'un an, ce départ sera effectif en septembre 2012.

Le 19 juin 2012, le CSA retient Radio Nova pour une diffusion numérique étendue à Nice et Paris et pour une diffusion numérique intermédiaire à Marseille. Le projet Paname est aussi retenu à Paris.