El 8 d’octubre de 1916 va néixer a Vilanova i la Geltrú l’Associació d’Alumnes Obrers, fundada per alumnes obrers assistents a les classes nocturnes de l’Escola Industrial. Va ser l’any 1923 en què l’Associació va començar un període d’expansió amb l’adquisició d’un terreny que ben aviat es va convertir en un magnífic estadi (que actualment porta el nom de l’AOC com a homenatge).

L’Associació comptava, a més del futbol, amb seccions d’atletisme, natació i ciclisme. Fou un club històric del futbol català, participant durant moltes edicions a la Segona Divisió catalana.Als voltants de l’any 1931 l’Associació va abandonar el futbol. Un lloc que van ocupar el Club de Futbol Vilanova i el Club de Futbol Catalunya que, poc abans de la Guerra Civil, es van fusionar per crear el Centre de Deports Vilanova. Però l’equip va desaparèixer a finals de la temporada 1949-50 per problemes federatius.

Això va donar pas, a l’estiu de l’any 1951, a l’intent de crear un nou club a la vila, el Gimnástico Vilanova, però la Federació no el va autoritzar; fins que, finalment, es va fundar l’actual Club de Futbol Vilanova i la Geltrú, que va disputar el seu primer partit oficial el 7 d’octubre de 1951.Com a CF. Vilanova es va estrenar en el Campionat de Catalunya d’Aficionats per pujar a Comarcal Preferent i a Segona Regional en 2 anys.

El primer gran èxit va arribar a la finalització de la temporada 1959-1960 amb l’ascens a la Tercera Divisió, categoria en la qual va competir durant 4 temporades consecutives i que va recuperar poc després (temporada 1965-1966) per passar-hi 5 anys més de manera consecutiva.

Aquesta categoria ja no es va tornar a assolir fins passats 32 anys, la temporada 2002-2003 després de fer travessia per les diverses categories territorials, on va mantenir-se durant tota una dècada.

Ara, des de la temporada 2012-2013, l’equip es troba a Primera Catalana.