Satellitbilder tagna den 14 februari visar två batterier av åtta missilkastare och ett radarsystem på Woody eller Yongxing Island i Paracels.
Närvaron av missiler skulle avsevärt öka spänningarna i den anstötliga sydkinesiska havstvisten.
Kinas utrikesminister Wang Yi sade rapporter var en västerländsk media uppfinning.
Men Wang försvarade "de begränsade och nödvändiga självförsvarsanläggningarna" på öar som bebos av kinesisk personal som "i överensstämmelse med rätten till självbevarelse och självförsvar... enligt internationell rätt".
Frågade om rapporterna, USA: s utrikesminister John Kerry attackerade Kinas ökade "militarisering" av den omtvistade regionen, säger att det var en "allvarlig oro".
Taiwans försvarsministerium sade att det hade "lärt sig av ett luftförsvarsrobotsystem utplacerat" av kineserna på Woody Island.
Det skulle inte säga hur många missiler som hade satts ut eller när, men berättade för BBC att de skulle kunna rikta civila och militära flygplan.
Befälhavaren för US Pacific Fleet bekräftade utplaceringen till nyhetsbyrån Reuters.
Adm Harry Harris sade att ett sådant drag skulle vara "en militarisering av Sydkinesiska havet på sätt" Kinas president Xi Jinping hade lovat att inte göra.
Japans chefskabinettssekreterare Yoshihide Suga sade att det fanns "allvarlig oro" över Kinas "ensidiga steg för att ändra status quo" i regionen, och "vi kan inte acceptera detta faktum".
Kina har utfört omfattande markåtervinningsarbete i regionen, vilket man säger är lagligt och för civila ändamål.
Men arbetet har förargat andra länder som också hävdar territoriet, och det finns en växande oro för konsekvenserna av att området blir militariserat.
De senaste bilderna av Woody Island fångades av ImageSat International.
De visar en närbild av en del av stranden, vars form liknar den norra kusten som den visas på andra bilder, och pekar ut två missiler batterier. Varje batteri består av fyra bärraketer och två styrfordon.
Två av bärraketerna verkar ha uppförts, sägs det i rapporten.
En bild tagen av platsen den 3 februari visar stranden tom.
Fox News citerade en amerikansk försvarstjänsteman som sade att missilerna verkade vara HQ-9:s luftförsvarssystem, med en räckvidd på omkring 200 kilometer.
Kinas utplacering av yt-luft-robotar i södra Kina är en tydlig upptrappning, men det är ingen överraskning.
Inte heller är det Kinas första spridning av avancerad militär teknik till Woody Island (Yongxing Dao). I november förra året dök bilder upp på internet av kinesiska J-11 stridsflygplan landning på den nyligen förstorade banan där.
Att skicka missilbatterierna nu kan vara en varning till Vietnam, eller ett svar till den amerikanska flottan, som seglade en robot jagare förbi Woody Island i slutet av januari.
Hittills har Peking varit noga med att inte lägga några vapen på sina nybyggda öar längre söderut, i Spratlygruppen. Det skulle vara mycket mer provocerande.
Förra månaden skickade Peking till och med två civila flygbolag att landa på sin nybyggda landningsbana vid Fiery Cross Reef.
Det var en bra publicitet stunt. Men ingen bör tvivla på att det verkliga syftet med dessa nya öar och deras nya landningsbanor också är militärt.
Nyheten kommer när de regionala ledarna i Sydostasien avslutar ett tvådagarsmöte i Kalifornien där Sydkinesiska havet hade varit ett diskussionsämne.
USA:s president Barack Obama sade att medlemmarna hade diskuterat behovet av "materiella åtgärder" för att minska spänningarna, bland annat "ett stopp för ytterligare återhämtning, ny uppbyggnad och militarisering av omtvistade områden".
Rivalländerna har trängt sig över territoriet i Sydkinesiska havet i århundraden, men spänningarna har stadigt ökat under de senaste åren.
Taiwan, Kina, Vietnam, Filippinerna, Malaysia och Brunei gör anspråk på sina holmar och vatten helt eller delvis.
Kina har stött sina expansiva anspråk med öbyggande och sjöpatruller, medan USA säger att man motsätter sig begränsningar av sjöfartens frihet och olagliga suveränitetskrav - av alla sidor, men av många sett som riktade mot Kina.
Friktionerna har väckt oro över att området håller på att bli en flampunkt med globala konsekvenser.
Även om Paracels och Spratlys till stor del är obebodda, kan de ha naturtillgångar runt omkring sig. Det har inte gjorts någon närmare undersökning av området, så uppskattningarna extrapoleras till stor del från mineralrikedomen i angränsande områden.
Havet är också en viktig sjöväg och hem till fiskevatten som tillhandahåller försörjning för människor i hela regionen.
Kina har utplacerat luftvärnsrobotar på en omstridd ö i Sydkinesiska havet, säger Taiwan.