Tiền thân là một câu lạc bộ bóng đá phong trào của Sở Thể dục thể thao tỉnh Đồng Nai thường thi đấu ở các giải nghiệp dư và bán chuyên nghiêp được hình thành sau năm 1975, bóng đá là môn thể thao đầu tiên có quyết định thành lập. Đội bóng đầu tiên được thành lập là đội bóng khu phố 2, phường Thanh Bình, Biên Hòa. Tháng 3 - 1976, Sở thể dục - thể thao quyết định thành lập đội tuyển bóng đá của tỉnh do ông Lưu Thành Long làm chỉ đạo viên, ông Phan Văn Mỹ là huấn luyện viên trưởng, huấn luyện viên phó là Huỳnh Mộng Nguyên. Lúc này Đồng Nai có một số đội bóng mạnh: Đội bóng thành phố Biên Hòa, đội bóng Tỉnh đội, đội bóng Vũng Tàu (lúc chưa tách tỉnh). Một giải lớn đội tuyển Đồng Nai tham dự là giải Cửu Long, thi đấu không thành công, xếp 8/9 đội dự giải. Sau đó, đội tuyển Đồng Nai liên tục tranh giải khu vực từ Huế trở vào, năm 1985 thi hành giải tách hạng, do có tiêu cực trong tổ chức giải, đội Đồng Nai phải xuống hạng. Đến năm 1987, đội tuyển Đồng Nai lên hạng A1, lúc này huấn luyện viên trưởng là ông Lôi Ngươn Bình; thành phần cầu thủ nòng cốt có Tôn Quốc Khánh, Lưu Ngọc Tuấn, Nguyễn Đức Nhân, Trần Thanh Phong... Năm 1989, tham gia thi đấu tách hạng đội mạnh, ở vòng loại, Đồng Nai xếp hạng thứ 5/11 đội, vào vòng trong xếp hạng thứ 6/6, không được lên hạng đội mạnh. Từ năm 1990 đến 1999, đội tuyển bóng đá Đồng Nai ở hạng A1, 3 lần lọt vào vòng chung kết tranh lên hạng đội mạnh, năm 1990 ở Huế; năm 1994 ở Gia Lai - Đắc Lắc, năm 1998 ở Đồng Tháp nhưng không thành công.

Trong khi đó, năm 1990 huyện đầu tiên có đội bóng lên hạng A1 là đội Xuân Lộc, sau đó giải thể. Ngành cao su Đồng Nai sau đó cũng lên hạng A1, tên là đội bóng Cao su Đồng Nai. Đồng Nai là tỉnh duy nhất trong cả nước có 3 đội A1. Không chỉ thế, xã đầu tiên có đội bóng đẳng cấp A2 toàn quốc là đội xã Hiệp Hòa, thành phố Biên Hòa. Sau này hạng A2 giải thể, không tổ chức tranh giải.

Từ khi bóng đá Đồng Nai có tổ chức, hàng năm đều tổ chức giải vô địch, giải hạng B và giải trẻ. Ngoài Biên Hòa, nhiều huyện có phong trào bóng đá mạnh, đoạt nhiều giải cao ở cấp tỉnh như Long Khánh, Thống Nhất, Long Thành...

Bóng đá Đồng Nai có nhiều cầu thủ hay đóng góp cho phong trào bóng đá chung của quốc gia và khu vực: Danh thủ Phan Văn Rạng từng đã luyện tập trên sân cỏ Biên Hòa, Chín Lùn ở Nhà máy cưa BIF từng là thành viên đội tuyển Nam kỳ; Nguyễn Văn Giao từng tham dự cúp C1 châu Á; Trần Triết Anh, Đinh Công Hoàng nhiều năm được chọn vào đội tuyển quốc gia, Trần Cẩm Phúc, Lôi Ngươn Bình dự giải thanh niên châu Á... Mới đây, vận động viên Nguyễn Đức Mạnh cũng được chọn vào đội tuyển Olympic Việt Nam và đội dự tuyển Việt Nam. Những người từng làm huấn luyện viên trưởng đội tuyển bóng đá Đồng Nai theo thứ tự trước sau là: Phan Văn Mỹ, Đoàn Minh Lương, Lôi Ngươn Bình, Bùi Văn Thương, Bùi Xuân Thiên, Trần Văn Xinh, Quách Hùng Bảo, Trần Chính, Lâm Ngọc Lập.. Từ năm 2005, đội Đồng Nai (đã hợp nhất với đội Cao su Đồng Nai) bắt đầu thi đấu chuyên nghiệp với sự tài trợ của tập đoàn Strata, mang tên Câu lạc bộ bóng đá Strata Đồng Nai và giành quyền lên hạng nhất. Năm 2008, Công ty Cổ phần Bóng đá Đồng Nai được thành lập và tiếp quản đội bóng. Cũng trong năm này, đội thi đấu dưới màu áo của nhà tại trợ mới Berjaya, dưới tên gọi Câu lạc bộ bóng đá Đồng Nai Berjaya. Tuy nhiên, đội thi đấu không thành công trong 3 mùa giải liên tiếp nên Berjaya rút tài trợ kể từ năm 2011.

Mùa giải 2013 đội bóng Đồng Nai được đặc cách thăng hạng tham gia giải bóng đá vô địch quốc gia (V-League 2013) mặc dù mùa giải 2012 họ chỉ xếp vị trí thứ 3 giải hạng nhất quốc gia (vị trí không giành vé thăng hạng).

Giải bóng đá vô địch quốc gia 2015 kết thúc, đội bóng Đồng Nai xếp cuối bảng xếp hạng và phải nhận xuất xuống tham gia Giải hạng nhất quốc gia 2016, tuy nhiên đội bóng quyết định không tham gia và tạm thời biến mất trên bản đồ bóng đá chuyên nghiệp Việt Nam.

Năm 2017, Câu lạc bộ bóng đá Đồng Nai, với nòng cốt là lứa U-19 của địa phương, chính thức trở lại bóng đá bằng việc tham gia thi đấu tại Giải bóng đá hạng Ba Quốc gia 2017 với thành tích suýt giành 1 vé trực tiếp thăng hạng Nhì (thua Vĩnh Long về hiệu số bàn thắng bại). Năm 2018, câu lạc bộ tiếp tục thi đấu tại Giải bóng đá hạng Ba Quốc gia 2018 và không thăng hạng.

Sau mùa giải thi đấu thành công tại giải bóng đá hạng ba quốc gia 2019, với nòng cốt là đội hình U-21 Đồng Nai, Đồng Nai đã thi đấu xuất sắc và giành được vị trí nhì bảng B do đó có được suất thăng hạng trở lại Giải bóng đá hạng nhì quốc gia 2020.