Para la Copa Mundial de Fútbol de 1958 realizada en Suecia, Inglaterra fue incluido en el Grupo D que contaba con Brasil, Austria y el debutante Unión Soviética. Se inauguró el estadio el 7 de septiembre de 1958 en un partido amistoso con el Real Jaén C. F. Su primer partido oficial fue en la apertura de la Liga 1958/59 con victoria por 2-4 del Real Betis. Tres años y medio después, a fines de 1934, la organización sufrió una nueva reestructuración, con la fusión de la Liga Argentina con la Asociación Argentina de Football (Amateurs y Profesionales) -nombre del ente oficial desde junio de 1931- para formar la Asociación del Football Argentino, que organizó su primer torneo en 1935 y perdura hasta la actualidad. «Se cumplen 50 años del debut del 'Brujo Amancio'». Al año siguiente, con un magnífico debut en la Primera División (décimo de dieciocho equipos), con Héctor Núñez como entrenador, la prensa otorgó al equipo el apelativo de "matagigantes", debido a que fue capaz de vencer en su estadio a los grandes equipos de la liga, como el Real Madrid, F. C. Barcelona, Athletic Club, Valencia C. F., Atlético de Madrid y el Sevilla F. C., cediendo sólo una derrota ante el Elche.
El equipo estaba capitaneado por el veterano jugador Francisco Gento, quien ganó la Copa de Europa cinco veces junto con el argentino Alfredo Di Stéfano (luego conquistó una sexta junto con la generación yeyé), en la década de 1950 en el equipo conocido como el Madrid de Di Stéfano. Ese año tiene lugar, además, la fundación de la sección de fútbol femenino del club, que hasta la fecha ha sido la más laureada del Rayo Vallecano con tres ligas, una Copa de la Reina y se ha convertido en un clásico de la primera categoría camiseta del barcelona 2024 fútbol femenino en España. El año siguiente de su fundación, en 1995 el Club firmó un acuerdo de patrocinio con la empresa Winterthur y durante esa misma temporada, el equipo juvenil logró su primer Campeonato de España en categoría juvenil. Su nombre se debía a la empresa Radio Rodival (dedicada al suministro de material eléctrico) y propietaria del campo, la cual era su vez una contracción de los apellidos de los dueños, Rodríguez y Valdés.
En cuanto a lo deportivo, el Rayo no pasó demasiados apuros durante la temporada, la cual la pasó siempre en la zona media de la tabla, consiguiendo la salvación a tres jornadas del final; con lo cual, por primera vez en su historia, el equipo franjirrojo encadena cinco temporadas consecutivas en Primera División. Temporada 1996-97. Con la Liga formada por 22 equipos, se establecen cuatro puestos de descenso directo y uno de promoción para reducir la Primera División a una Liga de 20 equipos. Juega en la liga española de hockey sobre hielo. La Guerra Civil española provocó la suspensión de las competiciones de fútbol a nivel estatal por decisión de la nueva junta directiva de la FEF. El equipo ha mejorado mucho el nivel y se sitúa en la élite del baloncesto español, pero los años 1970 siguen dominados por el Real Madrid, y el F. C. Barcelona queda siete veces subcampeón de Liga.
Además se rebautizó el nombre del club como Rayo Vallecano de Madrid, y también se cambió el escudo (las letras ADRV son reemplazadas por las de RVM). Con el resultado final de 2-1 el club conquistó su sexta Copa de Europa para volver a lo más alto del fútbol europeo. El campo se encontraba en la manzana de las actuales calles Puerto Alto (entonces llamada Pablo Iglesias y cuya entrada al recinto se encontraba frente al número 6), Martínez de la Riva, Arroyo del Olivar y Puerto del Monasterio. En 1940, el equipo empezó a disputar sus partidos en el "Campo de El Rodival". Igualmente los partidos del Campeonato de Aficionados, tanto en la fase madrileña, como en la castellana, como en la nacional, se disputaban en el Campo de El Rodival. En 1955 se empieza a construir la Colonia Erillas en los terrenos que ocupaba el "Rodival", que ya sólo perdurará en la memoria de los rayistas. 7.º y clasificarse para la UEFA, por lo que fue conocido como "EuroPucela". La transformación del equipo comenzó en 1959 cuando Miguel Muñoz, tras finalizar su carrera como futbolista, se convirtió en el entrenador del equipo. En la temporada 1984-85, tras haber descendido el año anterior, se logra el tercer ascenso a Segunda División siendo el entrenador Eduardo Caturla.