| 1924 |
Fondation de l'Agrupacion Deportiva El Rayo le 29 Mai. |
| 1928/29 |
L'AD El Rayo joue dans le championnat régional (D4). |
| 1929/30 |
Championnat régional (D4). |
| 1930/31 |
Championnat régional (D4). |
| 1931/32 |
Championnat régional (D4). |
| 1932/33 |
Championnat régional (D4). |
| 1933/34 |
Championnat régional (D4). |
| 1934/35 |
Championnat régional (D3). |
| 1935/36 |
Championnat régional (D3). |
| 1936..39 |
Guerre civile. Les championnats de football sont interrompus. |
| 1939/40 |
Championnat régional (D4). |
| 1940/41 |
Championnat régional (D4). |
| 1941/42 |
Championnat régional (D4). |
| 1942/43 |
Championnat régional (D4). |
| 1943/44 |
Championnat régional (D4). |
| 1944/45 |
Championnat régional (D4). |
| 1945/46 |
Championnat régional (D4). |
| 1946/47 |
Championnat régional (D4). Le club est rebaptisé Agrupacion Deportiva Rayo Vallecano. |
| 1947/48 |
Championnat régional (D4). |
| 1948/49 |
Championnat régional (D4). Promotion Tercera Division (D3). |
| 1949/50 |
D3. 14ème du Groupe 4. |
| 1950/51 |
D3. 13ème du Groupe 4. |
| 1951/52 |
D3. 9ème du Groupe 4. |
| 1952/53 |
D3. 7ème du Groupe 4. |
| 1953/54 |
D3. 17ème du Groupe 4. |
| 1954/55 |
D3. 2ème du Groupe 16, le Rayo Vallecano se qualifie pour les barrages mais échoue à la 8ème et dernière place dans la poule de promotion 2. Le Rayo Vallecano reste en D3. |
| 1955/56 |
D3. 1er du Groupe 16, le Rayo Vallecano se qualifie pour les barrages et accède en Segunda Division (D2) grâce à sa 2ème place dans la poule de promotion 2. |
| 1956/57 |
D2. 12ème du Groupe Nord. |
| 1957/58 |
D2. 6ème du Groupe Nord. |
| 1958/59 |
D2. 14ème du Groupe Nord, le Rayo Vallecano se maintient grâce sa victoire en barrage contre Turista (2-2, 6-1). |
| 1959/60 |
D2. 5ème du Groupe Sud. |
| 1960/61 |
D2. 16ème et dernier du Groupe Sud, le Rayo Vallecano est relégué en D3. |
| 1961/62 |
D3. 3ème du Groupe 14. |
| 1962/63 |
D3. 2ème du Groupe 14, le Rayo Vallecano se qualifie pour les barrages mais échoue au 2ème Tour contre Badalona (2-4, 0-1). |
| 1963/64 |
D3. 3ème du Groupe 14. |
| 1964/65 |
D3. 1er du Groupe 14, le Rayo Vallecano se qualifie pour les barrages et accède en D2 grâce à sa victoire au 2ème Tour contre le Racing Ferrol (3-0, 1-0). |
| 1965/66 |
D2. 9ème du Groupe Sud. |
| 1966/67 |
D2. 6ème du Groupe Nord. |
| 1967/68 |
D2. 4ème du Groupe Nord. |
| 1968/69 |
D2. 9ème. |
| 1969/70 |
D2. 6ème. |
| 1970/71 |
D2. 5ème. |
| 1971/72 |
D2. 8ème. |
| 1972/73 |
D2. 11ème. |
| 1973/74 |
D2. 14ème, le Rayo Vallecano se maintient grâce à sa victoire en barrage contre Langreo (5-0, 0-1). |
| 1974/75 |
D2. 8ème. |
| 1975/76 |
D2. 9ème. |
| 1976/77 |
D2. 3ème, le Rayo Vallecano est promu en Primera Division (D1). |
| 1977/78 |
10ème de D1. |
| 1978/79 |
15ème de D1. |
| 1979/80 |
16ème de D1, le Rayo Vallecano est relégué en D2. |
| 1980/81 |
D2. 5ème. |
| 1981/82 |
D2. 7ème. Défaite en 1/2 finale de Coupe d'Espagne contre le Sporting Gijón (0-1, 0-3). |
| 1982/83 |
D2. 9ème. |
| 1983/84 |
D2. 20ème et dernier, le Rayo Vallecano est relégué en Segunda Division B (D3). |
| 1984/85 |
Segunda Division B (D3). 1er du Groupe Sud, le Rayo Vallecano est promu en D2. |
| 1985/86 |
D2. 15ème. |
| 1986/87 |
D2. 11ème. |
| 1987/88 |
D2. 5ème, le Rayo Vallecano se qualifie pour les barrages mais échoue contre le Real Murcie (0-3, 1-1). |
| 1988/89 |
D2. 2ème, le Rayo Vallecano est promu en D1. |
| 1989/90 |
20ème et dernier de D1, le Rayo Vallecano est relégué en D2. |
| 1990/91 |
D2. 11ème. |
| 1991/92 |
D2. 2ème, le Rayo Vallecano est promu en D1. |
| 1992/93 |
14ème de D1. |
| 1993/94 |
17ème de D1, le Rayo Vallecano est relégué en D2 après sa défaite en barrage contre Compostela (1-1, 0-0, 1-3). |
| 1994/95 |
D2. 2ème, le Rayo Vallecano est promu en D1. Le club est rebaptisé Rayo Vallecano de Madrid. |
| 1995/96 |
19ème de D1, le Rayo Vallecano se maintient grâce sa victoire en barrage contre RCD Majorque (0-1, 2-0). |
| 1996/97 |
18ème de D1, le Rayo Vallecano est relégué en D2 après sa défaite en barrage contre RCD Majorque (0-1, 2-1). |
| 1997/98 |
D2. 8ème. |
| 1998/99 |
D2. 5ème, le Rayo Vallecano se qualifie pour les barrages et accède en D1 grâce à sa victoire contre Extremadura (2-0, 2-0). |
| 1999/00 |
9ème de D1. |
| 2000/01 |
14ème de D1 |
| 2001/02 |
11ème de D1. |
| 2002/03 |
20ème et dernier de D1, le Rayo Vallecano est relégué en D2. |
| 2003/04 |
D2. 21ème, le Rayo Vallecano est relégué en Segunda Division B (D3). |
| 2004/05 |
Segunda Division B (D3). 3ème du Groupe 1, le Rayo Vallecano se qualifie pour les barrages mais échoue au 1er Tour contre le Real Union (1-1, 0-1). |
| 2005/06 |
Segunda Division B (D3). 5ème du Groupe 1. |
| 2006/07 |
Segunda Division B (D3). 2ème du Groupe 1, le Rayo Vallecano se qualifie pour les barrages mais échoue au 2ème Tour contre SD Eibar (1-0, 0-2). |
| 2007/08 |
Segunda Division B (D3). 1er du Groupe 1, le Rayo Vallecano se qualifie pour les barrages et accède en D2 grâce à sa victoire au 2ème Tour contre Zamora (1-0, 1-1). |
| 2008/09 |
D2. 5ème. |
| 2009/10 |
D2. 11ème. |
| 2010/11 |
D2. 2ème, le Rayo Vallecano est promu en D1. |
| 2011/12 |
15ème de D1. |
| 2012/13 |
8ème de D1. |
| 2013/14 |
12ème de D1. |
| 2014/15 |
11ème de D1. |
| 2015/16 |
18ème de D1, le Rayo Vallecano est relégué en D2. |
| 2016/17 |
D2. 12ème. |
| 2017/18 |
D2. 1er, le Rayo Vallecano est promu en D1. |
| 2018/19 |
20ème et dernier de D1, le Rayo Vallecano est relégué en D2. |
| 2019/20 |
D2. 7ème. |
| 2020/21 |
D2. 6ème, le Rayo Vallecano se qualifie pour les barrages et accède en D1 grâce à sa victoire en finale contre Gérone FC (1-2, 2-0). |
| 2021/22 |
12ème de D1. Défaite en 1/2 finale de Coupe d'Espagne contre le Betis Séville (1-2, 1-1). |
| 2022/23 |
11ème de D1. |
| 2023/24 |
17ème de D1. |
| 2024/25 |
8ème de D1. |
| 2025/26 |
D1. |
