Le club est fondé le 24 octobre 1920 suite à la fusion des clubs “Pamploneses del Sportiva” et “New Club”. La fusion donne naissance à la nouvelle entité rebaptisée Osasuna. Les habitants de Pampelune, après la dissolution de plusieurs entités de football, ont refusé de voir le football disparaître de Navarre. C’est Benjamín Andoian Martínez qui a donné le nom au club, Osasuna, un mot qui en basque signifie santé, force ou vigueur.
Lors de la saison 1934-1935 le club est promu en première division pour la première fois. Osasuna a gagné le championnat de deuxième division contre Hercules, Celta, Murcie, Sabadell et Valladolid. La même année, le club dispute une demi-finale de Coupe d’Espagne et s’incline face à Séville 1-4. Le club termine dernier et est relégué en deuxième division. Lors de la saison 1952-1953, Osasuna est promu pour la deuxième fois de son histoire en première division. Malheureusement, l’équipe de Navarre est reléguée en deuxième division comme en 1934-1935. Lors de la saison 1956-1957, Osasuna remonte en Liga. En 1957-1958, Osasuna bat la Real Sociedad (3-0), l’Espagnol Barcelone (3-2), le Real Madrid (1-0), Séville (3-2) et le FC Barcelone (1-0). Le club termine cinquième de Liga. Le 2 septembre 1967, le stade El Sadar est inauguré, un terrain moderne et confortable d’une capacité de 25 000 spectateurs. Malgré un équipement moderne, le club est relégué jusqu’en troisième division. Les saisons suivantes ont été un va-et-vient entre la deuxième et la troisième division.
17 ans après l’avoir quittées, Osasuna retrouve la Liga à l’issue de la saison 1979-1980. Le club y passera 14 saisons avant de redescendre à l’étage inférieur. L’équipe a continué à grandir et a terminé 6ème du championnat lors de la saison 1984/1985. Les Navarrais se qualifient pour la Coupe de l’UEFA (Ex C3 devenue Ligue Europa). Au premier tout de la compétition, Osasuna s’incline 0-1 sur la pelouse des Glasgow Rangers mais gagne le match retour sur ses terres 2-0. Le club est éliminé au second tour par les belges de Waregem. En 1990-1991, Osasuna termine 4ème de la Liga, le meilleur classement de son histoire. Cette année-là, Osasuna humilie le Real Madrid dans son stade 4-0, le 30 décembre 1990.
Pour la troisième fois de leur histoire, et malgré une 15ème place en championnat, Osasuna se qualifie pour la coupe de l’UEFA. La qualification est obtenue à la suite de la finale de la Coupe du Roi. Osasuna s’incline contre le Real Betis 1-2 après prolongations. En Coupe d’Europe, le Stade Rennais éliminera les Navarrais 3-1 et 0-0. Lors de la saison 2005-2006, Osasuna termine 4ème du championnat, devancé par le Barça, le Real Madrid et Valence.
Lors de la saison 2018-2019, Osasuna remporte le championnat de Ligue 2 avec un record de 87 points. Le club reste invaincu à domicile toute la saison. Il remonte en Liga pour la saison 2019-2020.
