En 1909, le FC Sion est fondé par le capitaine de l'équipe Robert Gilliard. La première rencontre se joue sur la Planta face à Aigle. Bien que moins expérimentés que leurs adversaires vaudois, les Sédunois parviennent à remonter un désavantage de deux buts à la mi-temps pour finalement s’imposer 3-2. Grâce à ce succès, la population se cotise pour offrir un nouvel équipement à l'équipe. Les joueurs de l'époque étaient : Pabst, Zaugg, Martin, Nicod, Staehlin, R. Gilliard, Géroudet, Andenmatten. R.Bonvin, Georges Robert-Tissot. L'arbitre du club était M. Henri Robert-Tissot.
Le 23 avril 1914, Sion joue son premier match de championnat sur un nouveau terrain, au champ des îles contre le FC Monthey. Une buvette a été installée et un service de transport organisé spécialement pour l'occasion. Sion remporte la victoire 3-2. L'équipe valaisanne a connu plusieurs terrains de jeu différents. Elle a joué successivement sur la place de la Planta, sur le terrain de l’usine à gaz, aux champs des îles (de 1914 à 1920), à la grange de l’hôpital (de 1920 à 1928), au parc des sports (de 1928 à 1968), et enfin au stade de Tourbillon, inauguré le 11 août 1968, dans le quartier de Champsec – Vissigen. En 2010, la commune de Sion décide d'injecter 13 millions dans la rénovation du Stade de Tourbillon. Les projets de mise à niveau s'échelonnent jusqu'en 2013.
En 1919, le FC Sion forme son premier Comité : - Président : Charles Aymon - Vice-président : R.Gilliard - Capitaine : Ferdinand Gaillard - Vice-capitaine : Pierre Dubuis - Secrétaire-caissier : Pierre de Torrenté - Vérificateur des comptes : Louis Mouthon, Maxime Reichenbach - Garde matériel : André Pfefferlé
Le 19 septembre 1925, Sion joue pour la première fois contre une équipe de série A. Le club valaisan s'incline 1-3 contre Montreux (1-3). En 1927, Sion remporte le titre en série B, en battant La Tour II (6-1) et Martigny (1-0) lors des finales. Les séries Promotion sont supprimées en 1931 et le FC Sion évolue alors en 3e ligue. Il accède à la 2e ligue en battant Lausanne lors du match de promotion qui se joue à Villeneuve.
Lors de la saison 1943-44, l’équipe termine première de son groupe devant Sierre. Les deux équipes valaisannes sont promues en première ligue. Dans les années 1950, Jacques Guhl met en place l’école de football et pose ainsi les bases de la formation valaisanne. En 1957, Sion domine le championnat de première ligue et grimpe en LNB. C'est en 1962 que le club valaisan est promu pour la première fois de son histoire en LNA. Grâce à des buts de Georgy et Gasser, il remporte ensuite sa première Coupe de Suisse en 1965 en battant Servette 2-1 en finale. Le début d'un mythe.
Le 11 août 1968, le FC Sion et le Valais tout entier inaugure le nouveau Stade de Tourbillon. Le club possède l'écrin qui va lui permettre d'écrire les lignes les plus prestigieuses de son histoire. Cette même année, Sion est pourtant relégué en LNB. Il n'y restera qu'une saison. En 1974, le FC Sion signe sa deuxième victoire en Coupe de Suisse en battant Xamax 3-2. Les buts valaisans sont inscrits par Luttrop, Barberis et Pillet. Dans les années 1980, Sion remporte encore trois Coupes de Suisse supplémentaires (1980, 1982 et 1986).
En 1980, Sion bat Young Boys 2-1 grâce à des réussites de Balet et Matthez. Deux années plus tard, l'équipe sédunoise remporte sa quatrième victoire à Berne devant le FC Bâle (1-0). Pierre-Marie Pittier en profite pour s'illustrer dans la cage valaisanne. En réalisant l'une des plus belles performances de sa carrière, le dernier rempart sédunois permet à son équipe d'inscrire une ligne supplémentaire à son palmarès. L'unique but de la rencontre est signé Balet. En 1986, les "rouge et blanc" retrouvent le Servette FC en finale de Coupe Suisse et s'adjugent un nouveau sacre au terme d'une victoire 3-1. Balet, encore lui, réalise le doublé. Bonvin inscrit le troisième but. Ce match représente symboliquement le passage de flambeau d'un buteur providentiel à un autre. Avec quatre réussites en finale de Coupe, Balet est encore aujourd'hui le meilleur buteur de la formation valaisanne en finale de Coupe. Bonvin a, lui, inscrit trois buts au stade ultime de la compétition.
Les années 90 constituent les pages les plus glorieuses du club sédunois notamment sur la scène européenne. En 1991, il remporte une sixième victoire en coupe de Suisse face aux Young Boys. Malgré un déficit de deux buts, les Valaisans inversent la vapeur et s'adjugent une magnifique victoire 3-2. Les réussites ont été l'oeuvre d'Orlando (2x) et Rey, deux juniors lancés par Trossero pour dynamiser le jeu et qui ont littéralement dynamité la défense bernoise.
En 1992, le club remporte son premier titre de champion de suisse. Le président du club André Luisier se retire suite à ce nouveau trophée. Christian Constantin prend alors les rennes du club valaisan. En 1995, son équipe entame une magnifique série de trois victoires en Coupe de Suisse ponctuée par un doublé championnat-Coupe en 1997. En 1995, Sion remporte sa septième Coupe de Suisse contre Grasshoppers (4-2) grâce à la paire Amhed Outtara et Roberto Assis (le grand frère de Ronaldinho). Les buts sédunois sont inscrits par Outtara (2x), Assis et Bonvin. Puis en 1996, Sion retrouve pour la troisième fois le Servette FC en finale de Coupe Suisse. Il remporte une nouvelle fois le trophée au teme d'un match spectaculaire. Pourtant menés 2 à 0, les Valaisans, retournent la situation et signent ainsi leur huitième victoire. Résultat final : 3 à 2 grâce aux buts inscrits par Bonvin, Wicky et Vidmar. L'année suivante, Sion réalise un formidable doublé ! Les joueurs sont à peine remis de leur titre de champion suisse acquis à Tourbillon devant 20000 spectateurs, qu'ils décrochent une neuvième victoire en Coupe de Suisse. Les Valaisans battent Lucerne aux tirs au buts, à l'issue d'une rencontre accrochée (3 à 3 après les prolongations). Meyrieu, Gaspoz et Lukic avaient fait trembler les filets adverses.
Commence alors une période difficile pour le club phare du canton. En 1998, les "rouge et blanc" évitent de justesse la faillite. Gilbert Kadji rachète le club. L'année suivante, Sion tombe en LNB, avant de remonter dans la foulée. Mais les problèmes financiers du club ne sont de loin pas réglés et le FC Sion rechute en Ligue B en 2001, pour motif administratif cette fois-ci. Gilbert Kadji quitte le navire.
En 2003, Christian Constantin reprend les commandes du club. Même si le chemin qui mène en Super League est encore long, des bases solides sont posées pour la reconstruction du club. Après un combat long et difficile, le club est intégré au championnat de Challenge League (ancienne ligue nationale B) trois mois après le début de la saison. L'équipe multiplie les rencontres afin de rattraper son retard sur le calendrier. Sion termine finalement sixième de ce championnat 2003-2004.
La saison 2005-2006 est certainement l'une des plus belles de l'histoire du club. D'une part, Sion retrouve enfin l'élite du football suisse en battant Xamax en match de barrage. Et d'autre part, les Valaisans remportent une dixième victoire en Coupe de Suisse en battant Young Boys, pensionnaire de Super League, après la séance des pénaltys (1-1 après les prolongations, but d'Obradovic sur un coup franc magistral). L'équipe sédunois décroche ainsi un record en devenant le premier club de Challenge League à remporter la Coupe de Suisse.
En 2009, les Valaisans sont à nouveau présents en finale de Coupe face à YB sous la houlette de Didier Tholot. Comme en 1991 et en 2006, les joueurs sédunois sont parvenus à retourner une situation qui semblait désespérée. Mené 2-0 par YB, Sion est parvenu à égaliser grâce à des buts du légendaire capitaine Obradovic et Sarni. En toute fin de match, Afonso a offert une onzième Coupe en trompant le portier Wölfli au bout du suspense. L'histoire d'amour qui lie les Valaisans à la Coupe de Suisse se poursuit en 2011. Alors dirigés par Laurent Roussey, les Sédunois remportent la finale face à Xamax grâce à des réussites de Sio et Vanczak, deux buts tombés dans les premières minutes du match. L'équipe neuchâteloise ne s'en est jamais remise.
Quatre ans plus tard, le 7 juin 2015, le FC Sion de Didier Tholot "remplit" le drapeau valaisan en décrochant une 13ème étoile face au FC Bâle tout juste titré pour la sixième fois consécutive. Au Parc Saint-Jacques, les "rouge et blanc" écrasent les Rhénans sur le score de 3-0, avec des buts de Konaté, Edimilson Fernandes et Carlitos. Un véritable triomphe qui sera ensuite fêté par près de 15'000 personnes sur la place de la Planta. Les Sédunois sont ainsi demeurés invaincus lors de leurs treize première fianles. Un phénomène qui a fait la fierté de tout un canton.