Thành lập năm 1920, Osasuna lần đầu tiên tham dự giải Segunda Division năm 1932, 3 năm sau họ lên chơi ở La Liga.

Lần đầu họ được chơi ở vòng bảng cúp UEFA là vào mùa giải 1985-86 sau khi họ về đích ở vị trí thứ 6, vào mùa giải 1990-91 họ vào được đến vòng 3. Về đích ở vị trí cuối cùng vào mùa giải 1993-94, đội bóng lại có 6 năm tiếp theo chơi ở giải hạng 2.

Sau một mùa giải 2005-06 tuyệt vời, Osasuna làm nên lịch sử sau khi về đích ở vị trí thứ 4 – vị trí cao nhất trong lịch sử của họ – giúp họ có một suất dự cúp C1 ở mùa sau đó thông qua vòng loại. Thành công này họ đạt được còn hoành tráng hơn khi họ đã chiến đấu đến vòng đấu cuối cùng của mùa giải để giành được vị trí thứ 4 khi mà Osasuna và Sevilla FC cùng giành được vị trí thứ 4. Cả hai đội kết thúc mùa giải với cùng một số điểm nhưng họ đạt được vị trí này nhờ vào thành tích đối đầu. Tuy nhiên, Osasuna đã không thể vào được vòng loại cúp C1 sau khi bị Hamburger SV đá văng xuống cúp UEFA ở vòng loại thứ 3.

Osasuna được xếp vào bảng D ở mùa giải UEFA 2006-07 cùng Parma FC, RC Lens, OB Odense và SV Heerenveen. Đội bóng đã vào được vòng đấu loại trực tiếp, về đích ở vị trí thứ nhì trong bảng đấu của họ, và phải gặp Girondins de Bordeaux, đội bóng cũng bị rớt xuống cúp UEFA. Osasuna thắng với tổng tỉ số 1-0 sau khi Javad Nekounam ghi bàn vào thời gian hiệp phụ ở trận lượt về.

Đối thủ tiếp theo của họ là Glasgow Rangers, và đội bóng Tây Ban Nha lại đạt được thành công với trận hoà 1-1 ở Scotland và trận thắng 1-0 ở sân nhà. Họ phải gặp đội bóng Đức Bayer Leverkusen ở tứ kết. Mặc dù phải gặp một đối thủ trên cơ nhưng họ vẫn duy trì được phong độ tốt. Họ đi tiếp sau chiến thắng 3-0 ở sân khách và 1-0 ở sân nhà.

Ở vòng 4 đội cuối cùng, Osasuna phải gặp đội bóng đồng hương Sevilla FC và họ đã thua với tổng tỉ số 2-1 sau khi thắng 1-0 trên sân nhà. Trong hai mùa giải tiếp theo đó, Osasuna luôn phải chiến đấu để chống xuống hạng. Ở mùa giải 2008-09, họ chỉ tránh khỏi việc bị xuống hạng ở ngày cuối cùng, sau khi thắng 2-1 trước Real Madrid.

Mùa giải 2013-14, họ đứng thứ 18 tại La Liga với 39 điểm, 10 trận thắng, 9 trận hòa, 19 trận thua và họ xuống chơi tại Segunda División.

Mùa giải 2015-16, Osasuna kết thúc ở vị trí thứ 6 tại Segunda División nhưng vẫn được thăng hạng lên La Liga 2016-17 do họ giành chiến thắng ở vòng bán kết và chung kết playoff. Họ kết thúc với vị trí áp chót (thứ 19) ở mùa giải tiếp theo và lại xuống chơi tại Segunda División 2017-18.

Mùa giải 2018-19, Osasuna vô địch Segunda División và giành suất thăng hạng trực tiếp lên La Liga 2019-20. Họ cán đích ở vị trí thứ 10 và không phải xuống hạng.