En 1640, Dimitry Zyryan (également appelé Yarilo ou Yerilo) se rendit par voie terrestre à l’Indigirka. En 1641, il descendit l’Indigirka, se dirigea vers l’est et remonta l’Alazeya. Ici, ils ont entendu parler de la Kolyma et ont rencontré les Tchouktches pour la première fois. En 1643, il retourna à l’Indigirka, envoya son yasak (tribut) à Yakoutsk et retourna à l’Alazeya. En 1645, il retourna à la Léna où il rencontra un groupe et apprit qu’il avait été nommé prikazchik (administrateur foncier) de la Kolyma. Il revint à l’est et mourut au début de 1646. À l’hiver 1641-42, Mikhail Stadukhin, accompagné de Semyon Dezhnyov, se rendit par voie terrestre dans la partie supérieure de l’Indigirka. Il y passa l’hiver suivant, construisit des bateaux et descendit l’Indigirka et l’est jusqu’à l’Alazeya où il rencontra Zyryan. Zyryan et Dezhnyov sont restés à l’Alazeya, tandis que Stadukhin est allé vers l’est, atteignant la Kolyma à l’été 1644. Ils construisirent une zimovye (cabane d’hiver), probablement à Srednekolymsk, et retournèrent à Iakoutsk à la fin de 1645.
En 1892-94, le baron Eduard Von Toll a effectué des études géologiques dans le bassin de la Kolyma (entre autres fleuves de Sibérie extrême-orientale) pour le compte de l’Académie des sciences de Russie (Barr, 1980). Pendant un an et deux jours, l’expédition a parcouru 25 000 kilomètres (16 000 mi), dont 4 200 kilomètres (2 600 mi) en amont des rivières, effectuant des relevés géodésiques en route.
La Kolyma est connue pour ses camps de travail au Goulag et ses mines d’or, qui ont tous deux été largement documentés depuis l’ouverture des archives soviétiques de l’ère Joseph Staline. La rivière donne son titre à une célèbre anthologie sur la vie dans les camps du Goulag de Varlam Shalamov, Les Contes de la Kolyma.
Après la fermeture des camps, les subventions de l’État, les industries locales et la communication se sont réduites à presque rien. Beaucoup de gens ont émigré, mais ceux qui restent dans la région gagnent leur vie en pêchant et en chassant. Dans les petites colonies de pêche, les poissons sont parfois stockés dans des grottes creusées dans le pergélisol. Les derniers Américains à visiter la Kolyma à l’époque soviétique, avant la perestroïka, étaient l’équipage de la goélette à voile Nanuk en août 1929, dont la visite a été filmée par la fille de 18 ans du propriétaire de Nanuk, Marion Swenson. Les deux premiers Américains à visiter la Kolyma après la visite de Nanuk étaient l’écrivain Wallace Kaufman et la journaliste Rebecca Clay, qui ont voyagé en cutter de Ziryanka à Green Cape en août 1991.En février 2012, les actes de l’Académie nationale des sciences ont rapporté que les scientifiques avaient cultivé des plantes à partir de fruits Silene stenophylla vieux de 30 000 ans, stockés dans des terriers d’écureuils près des rives de la rivière Kolyma et conservés dans le pergélisol.
