în 1640 Dimitry Zyryan (numit și Yarilo sau Yerilo) a trecut pe uscat la Indigirka. În 1641 a navigat pe Indigirka, a mers spre est și a urcat pe Alazeya. Aici au auzit de Kolyma și l-au întâlnit pentru prima dată pe Chukchis. În 1643 s-a întors la Indigirka, și-a trimis yasakul (tributul) la Yakutsk și s-a întors la Alazeya. În 1645 s-a întors la Lena, unde a întâlnit o petrecere și a aflat că a fost numit prikazchik (administrator de teren) al Kolyma. S-a întors spre est și a murit la începutul anului 1646. În iarna 1641-42 Mikhail Stadukhin, însoțit de Semyon Dezhnyov, a trecut pe uscat la Indigirka superioară. A petrecut iarna următoare acolo, a construit bărci și a navigat pe Indigirka și spre est până la Alazeya, unde l-a întâlnit pe Zyryan. Zyryan și Dezhnyov au rămas la Alazeya, în timp ce Stadukhin a plecat spre est, ajungând la Kolyma în vara anului 1644. Au construit un zimovye (cabină de iarnă), probabil la Srednekolymsk, și s-a întors la Yakutsk la sfârșitul anului 1645.
în 1892-94 Baronul Eduard Von Toll a efectuat cercetări geologice în bazinul Kolyma (printre alte râuri din Siberia de Est) în numele Academiei Ruse de științe (Barr, 1980). Pe parcursul unui an și două zile, expediția a parcurs 25.000 de kilometri (16.000 mi), dintre care 4.200 de kilometri (2.600 mi) au fost pe râuri, efectuând sondaje geodezice pe drum.
Kolyma este cunoscută pentru lagărele de muncă din Gulag și exploatarea aurului, ambele fiind documentate pe larg de la deschiderea arhivelor sovietice din epoca lui Iosif Stalin. Râul își dă titlul unei celebre antologii despre viața din lagărele Gulag de Varlam Shalamov, poveștile Kolyma.
după ce taberele au fost închise, subvențiile de stat, industriile locale și comunicațiile au scăzut la aproape nimic. Mulți oameni au migrat, dar cei care rămân în zonă își câștigă existența prin pescuit și vânătoare. În așezările mici de pescuit, peștii sunt uneori depozitați în peșteri sculptate din permafrost. Ultimii americani care au vizitat Kolyma în perioada sovietică, înainte de perestroika, au fost echipajul goeletei de navigație Nanuk în August 1929, a cărui vizită a fost surprinsă într-un film realizat de fiica de 18 ani a proprietarului Nanuk, Marion Swenson. Primii doi americani care au vizitat Kolyma după vizita lui Nanuk au fost scriitorul Wallace Kaufman și jurnalistul Rebecca Clay, care au călătorit cu cutter de la Ziryanka la Capul Verde în August 1991.În februarie 2012, Proceedings of the National Academy of Sciences a raportat că oamenii de știință au cultivat plante din fructe Silene stenophylla vechi de 30.000 de ani, care au fost depozitate în vizuini de veveriță lângă malurile râului Kolyma și conservate în permafrost.
