ยุคก่อนก่อตั้งสโมสร

สมาคมกีฬาจังหวัดขอนแก่นได้เริ่มตันส่งทีมเข้าร่วมการแข่งขันฟุตบอล โปรวินเชียลลีก ขึ้น ในปี พ.ศ. 2547 โดยเริ่มทำการแข่งขันในระดับ โปรลีก 2 โดยใน ฤดูกาลแรกที่ทำการแข่งขัน (โปรลีก 2 2547) โดยในปีแรก ผลงานของทีม จบด้วยอันดับที่ 5 ของกลุ่ม 1 ไม่ได้ผ่านเข้ารอบเพลย์ออฟเลื่อนชั้น

ในฤดูกาลถัดมา (โปรลีก 2 2548) สมาคมกีฬาฯ ทำผลงานได้อย่างน่าประทับใจ โดยได้ตำแหน่ง รองชนะเลิศ ของการแข่งขันพร้อมได้สิทธิ์เลื่อนชั้นแข่งขัน โปรลีก 2549ต่อมา เมื่อสมาคมกีฬาฯได้สิทธิ์แข่งขัน ผลงานในปีนั้น จบด้วยอันดับที่ 11 จาก 16 ทีม มี 35 คะแนน จาก 30 นัด รอดพ้นการตกชั้นได้

เข้าสู่การรวมลีก

ต่อมาทาง สมาคมฟุตบอลแห่งประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ์ และ การกีฬาแห่งประเทศไทย ได้มีนโยบายในการรวมลีกเข้าด้วยกัน ทำให้ทางสมาคมกีฬาฯ ต้องทำการจดทะเบียนเป็นนิติบุคคล ทำให้ทางสมาคมกีฬาฯต้อง ปรับปรุงสโมสรให้มีความเป็นมืออาชีพมากขึ้น จึงได้จัดตั้ง บริษัท สโมสรฟุตบอลขอนแก่น จำกัด เพื่อทำการบริหารสโมสร ส่งลงทำการแข่งขัน ไทยลีกดิวิชัน 1 โดยได้จดทะเบียน ก่อตั้งขึ้นเมื่อวันที่ 21 มิถุนายน พ.ศ. 2550 ทะเบียนการค้าเลขที่ 0405550000730และได้ทำบันทึกช่วยจำ ร่วมกับ การกีฬาแห่งประเทศไทย และ สมาคมฟุตบอลแห่งประเทศไทยฯ ในการเข้าร่วมการแข่งขันฟุตบอลลีกที่ทาง สมาคมฟุตบอลแห่งประเทศไทยฯ จัดการแข่งขัน

ผลงานสู่ไทยลีก

หลังจากที่ทำการรวมลีกเสร็จสี้น สโมสรฯได้เลื่อนชั้น ทำการแข่งขัน ไทยลีกดิวิชัน 1 ฤดูกาล 2550 โดยอยู่ในสาย เอ และใช้ สนามกีฬากลางจังหวัดขอนแก่น เป็นสนามเหย้า โดยจบอันดับที่ 4 จาก 12 ทีม มี 29 คะแนน จาก 22 นัด หลังจากนั้นผลงานของสโมสรฯมีโอกาสในการลุ้น เลื่อนชั้นมากที่สุด โดยใน ฤดูกาล 2552 สโมสรฯจบอันดับที่ 4 พลาดโอกาสในการเลื่อนชั้นโดยห่างจากทีมอันดับที่ 3 ในปีนั้นอย่าง สโมสรฟุตบอลศรีสะเกษ เพียง 3 คะแนน แตทว่า นักฟุตบอลในสโมสรอย่าง อิสระพงษ์ ลิละคร ได้รับการจับตามอง และถูกเรียกติด ทีมชาติไทย ในเวลาต่อมาอีกด้วยจนกระทั่ง ฤดูกาลต่อมา (ฤดูกาล 2553) สโมสรฯ ภายใต้การคุมทีมของ ณรงค์ ท้วมไธสง สามารถนำสโมสรฯ เลื่อนชั้นไปเล่นในการแข่งขัน ไทยพรีเมียร์ลีก ได้สำเร็จ โดยจบด้วยตำแหน่ง รองชนะเลิศ

ตกต่ำ

หลังจากที่ สโมสรฯ เลื่อนชั้นขึ้นมาแข่งขันได้สำเร็จ ผลงานในลีกของสโมสรฯ ไม่ดีอย่างที่คาดหวังเอาไว้ ด้วย ประสบการณ์ที่เป็นครั้งแรกของสโมสรฯ ทำให้สโมสรฯ มีอันต้องตกชั้น จากไทยลีก โดยในฤดูกาลนั้น (ฤดูกาล 2554) สโมสรฯ จบด้วยอันดับที่ 18 ซึ่งเป็นอันดับสุดท้าย โดยชนะแค่ 6 นัด แต่แพ้ถึง 19 นัด ตกชั้นพร้อมกับ สโมสรราชนาวี และ สโมสรศรีราชา ซูซูกิ อย่างไรก็ดีในปีนั้น นักฟุตบอลของสโมสรฯ ได้รับการยอมรับและได้รับการจับตามองหลายคน เช่น สุรชาติ สิงห์โหง่น, เริ่มรัตน์ งามเจริญ, จัตตุพล สิทธิเลาะ เจ้าของสถิติยิงประตูไกลที่สุดใน ไทยพรีเมียร์ลีก โดยยิงจากแดนตัวเอง พุ่งเข้าประตูอย่างสวยงามในเกม ที่พบกับ สโมสรเชียงราย ยูไนเต็ด รวมไปถึงนักฟุตบอลทีมชาติลาว อีกสองคน คือ คำแพง สายวุฒิ และ กัลยา สายสมหวัง อีกด้วย

ต่อมาในปี พ.ศ. 2556 สโมสรฯ ได้ร่วมเป็นพันธมิตรทางฟุตบอลร่วมกับ คอนซาโดเล ซัปโปะโระ ในการพัฒนาสโมสรในด้านต่างๆ เช่น การแลกเปลี่ยนนักเตะและผู้ฝึกสอน การไปดูงานพัฒนาสโมสร และ ร่วมกันจัดการแข่งขันกระชับมิตรอีกด้วย[1] แต่ทว่าผลงานของสโมสรฯ กลับสวนทางกับการพัฒนาไว้ โดยสโมสรต้องตกชั้น ไปแข่งขัน ไทยลีกดิวิชัน 2 เป็นครั้งแรก ใน ฤดูกาล 2557

ปัจจุบัน

หลังจากที่ตกชั้นในปี พ.ศ. 2559 สโมสรฯเริ่มประสบปัญหาด้านแรงสนับสนุนจากคนในพื้นที่ แต่อย่างไรก็ดี สโมสรก็ยังทำผลงานได้อยู่ในโซนบนของตาราง โดยจบอันดับที่ 8 จาก 18 ทีม แต่ใน ฤดูกาล 2559 เมื่อสมาคมฟุตบอลแห่งประเทศไทยฯมีดำริที่จะจัดตั้งลีกระดับ ที่สามแทนที่ดิวิชั่น 2 โดยคัดเลือกสโมสรที่จบ สี่อันดับแรก เลื่อนชั้น เพื่อจัดตั้งลีกใหม่ (ไทยลีกแชมเปียนชิป) โดยโซนภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ได้โค้วต้า 5 สโมสร โดยในปีนั้น สโมสรฯ จบ อันดับที่ 5 ได้สิทธิ์เลื่อนขั้นไปแข่งขันใน ไทยลีกแชมเปียนชิป ทันที