El 30 de marzo de 1930 tuvo lugar el primer ascenso a Primera División de la historia y fue protagonizado por el Deportivo Alavés, tras una victoria 2-0 frente al Betis en Mendizorroza. Ese año también se proclamó campeón de Vizcaya y jugó la Copa.
El conjunto vasco ocupó la plaza del Atlético de Madrid en una liga formada por diez equipos en la que estaban presentes otros cuatro equipos del País Vasco: Athletic Club, Arenas de Getxo, Real Unión de Irún y Real Sociedad. Los otros equipos eran Barcelona, Real Madrid, Racing de Santander, Espanyol y Europa. Este último descendió la temporada siguiente y el Valencia fue quien ocupó su lugar. El conjunto albiazul permanecería en la categoría durante tres temporadas consecutivas, en las que sufrió mucho hasta que acabó produciéndose el descenso y volvería a ser campeón de Vizcaya un año después revalidando el título.
Los años posteriores al descenso fueron complicados ya que el equipo sufrió una grave crisis económica que le llevo a descender a Tercera División. En 1954 volvió a Primera pero solo estuvo dos temporadas y en 1966 estuvo al borde de la desaparición. En la temporada 67-68 el club volvió a ilusionarse de la mano de Puskas llegando a los 4000 socios pero duró poco y dos años después estaban en Regional. En las temporadas 77-78 y 78-79 alcanzaron los cuartos de final de Copa y fueron derrotados por Barcelona y Valencia. En junio del 83 descendió a Segunda B y en la 85-86 bajó a Tercera por impagos. El 3 de mayo de 1998 volvió a conseguir un ascenso a Primera, 42 años después del anterior. En la temporada 99-00 participó en la Copa de la UEFA tras haber sido segundo en la competición doméstica. Perdió aquella final por 5-4 frente al Liverpool con un gol de oro tras el 4-4 al final de los 90 minutos reglamentarios en lo que es el mayor hito histórico del conjunto vasco.
En la temporada 02-03 cayó en primera ronda de la UEFA contra el Besiktas y en competición doméstica descendió a Segunda División. En la temporada 08-09 descendió a Segunda B. La temporada siguiente se inició con muchos ánimos pero el equipo no promocionó para el ascenso por la derrota en la última jornada frente al Pontevedra. En la temporada 10-11 el equipo quedó tercero y, tras eliminar a la UD Melilla en primera ronda, cae ante el Lugo en la siguiente. En la temporada 12-13 el equipo ascendió a Segunda División con un empate en Jaén.
En la temporada 15-16 consiguió el ascenso a Primera División, donde sigue actualmente. En la temporada 16-17 alcanzó la final de Copa del Rey, en la que perdió frente al Barcelona, el dominador histórico de esta competición. En diciembre de 2018 llegó Abelardo y cogió al equipo con 6 puntos y último clasificado. Sacó al equipo de ahí y se convirtió en el equipo con mejor dinámica solo por detrás de Barcelona, Madrid y Atlético. La temporada 18-19 fue la última de Abelardo al frente del equipo y también de las mejores, tras conseguir la salvación con muchas jornadas de antelación. Se peleó por los puestos europeos, pero finalmente no pudo ser.
Esta temporada el equipo está siendo bastante regular a pesar de un no muy buen comienzo, actualmente se encuentra a 7 puntos del descenso. Gran culpa de esto tienen los delanteros Lucas Pérez y Joselu que están cuajando una gran temporada.