Tänapäeva üks nooremaid klubisid Hispaania liigas, Villarreal C.F., asutati 10. märtsil 1923. aastal missiooniga edendada sporti tervikuna, spetsiaalselt jalgpalli.

Juhatuse üks esimesi otsuseid oli rentida staadion ja rendi hinnaks kujunes 60 peseetat kuus. Samuti tuli juhatusel otsustada pileti hind mängudele. Hinnapoliitika sai järgmine - täiskasvanutele oli pääse 0,5 peseetat ja lapsed said poole hinnaga, naistele oli pääs üldse tasuta. Samal kokkusaamisel otsustati ka vormi üle - selleks sai valge särk ja mustad püksid. Selline vorm püsis 1946. aastani, kui see vahetati praeguse kollase-sinise vastu.

Villarreali koduväljak pühitseti sisse 17. juunil 1923. aastal, kui üksteiselt võtsid mõõtu Castellóni provintsi kaks tähtsaimat meeskonda - C.D. Castellón ja Cervantes. Alles 4 kuud hiljem, 21. oktoobril 1923. aastal, mängis kodumeeskond Villarreal oma esimese mängu uuel kodustaadionil Castellóni meeskonnaga Red y Star. See oli sõprusmäng.

Esimene tähtsam sündmus toimus klubi ajaloos 1934/35 hooajal, kui pääsu eest 2. divisjoni mängiti üleminekumänge Cartagena vastu (tol hetkel 2. divisjon B ja 3. divisjoni ei eksisteerinud). Paraku ei suudetud üle mängida professionaalide meeskonda. Aasta hiljem võideti oma esimesed regionaalsed meistrivõistlused, aga kodusõda lõpetas seejärel kõik spordivõistlused.

Hispaania kodusõja lõppedes saabus ka jalgpall tagasi El Madrigali staadionile (nime sai staadion 1925. aastal). Aastatel 1939-1950 mängis klubi 2. regionaalses kategoorias, 1950/51 hooajal saavutati tõus 1. regiooni. Villarreal mängis seal aastatel 1952-1956. Viimasel hooajal võideti 1. regioon ja tõusti 3. divisjoni, kus mängiti hooajani 1960/61, mil kukuti jälle 1. regionaalliigasse.

Hooajal 1965/66 võideti taas 1. regionaalliga ja tõusti 3. divisjoni, kus nad mängisid 1970. aastani, mil võideti oma grupp ja tõusti 2. divisjoni. 70ndatel mängis klubi peamiselt 3. divisjonis ja see ei olnud Villarreali jaoks hea ajastu. 80ndate lõpus saavutati paariks hooajaks ka koht 2. divisjoni B grupis, aga lõpuks langeti ikka 3. divisjoni.

90ndad algasid tõusuga 2. divisjoni B-gruppi ja 1992/93 hooaega alustati juba 2. divisjonis, kust nad enam kordagi pole allapoole langenud. 1997/98 hooajal aga võideldi välja 2. divisjoni 4. koht, mis andis õiguse üleminekumängudele meistriliigasse. Vastaseks oli Sociedad Deportiva Compostela. Esimene kohtumine mängiti El Madrigalil 0:0 viiki. Ajalooliseks sai klubi jaoks aga 24. mai 1998, kui toimus kordusmäng Multiusos de San Lázaro staadionil - mäng lõppes 1:1 ja „kollaste“ värava lõi Alberto. Esimest korda klubi ajaloos tagati seega koht „Liga de la Estrellas“ (tähtede liigas).

Esimene mäng meistriliigas mängiti kuulsal Santiago Bernabeul Real Madridi vastu 31. augustil 1998 ja see kohtumine kaotati. Nädal hiljem avas El Madrigal Hispaania meistriliigale oma väravad - Villarreal võttis kodus vastu Celta Vigo. Kuigi hooaja esimene pool läks hästi, kukuti lõpuks ikka tagasi 2. divisjoni, kus oldi siiski ainult üks hooaeg, peale mida on kollased värvid igal aastal meistriliigas esindatud olnud.

2003. aasta suvel võideti oma esimene Euroopa trofee, kui Intertoto karika finaalis alistati hollandlaste Heerenveen. See andis õiguse neil mängida järgmisel aastal UEFA karikasarjas, kus jõuti poolfinaali. See on ka siiani edukaim tulemus klubi ajaloos. 2004/05 hooajal saavutati kõrgeim koht Hispaania meistriliigas, lõpetades kolmandana, mis tagas esmakordselt pääsu UEFA meistrite liigasse. Üllatuslikult võideti oma alagrupp ning 1/8-finaalis ootab neid ees Glasgow Rangers, kelle vastu peetakse hispaanlasi favoriitideks.

Villarreal C.F.-l on ka maskott nimega Groguet, keda on võimalik kohata igal klubi kodumängul El Madrigali staadionil. Groguet sümboliseerib klubi allveelaeva sümbolit, mis on nende hüüdnimeks meistriliigas. Iseenesestmõistetavalt on maskoti värvideks kollane ja sinine.

Maskotti esitleti 26. oktoobril 2001. aastal. See kujutab endast suurt keha, mis on allveelaeva struktuuriga ning inimese kuju ja näoga. Klubi maskotile nime leidmiseks korraldati konkurss Castellóni provintsi koolides kõigi alla 15-aastaste laste hulgas. 13. detsembril 2001 valiti maskoti nimeks Groguet, kellele pani nime 12-aastane Javier Fuster Almela, kes oli sündinud just Villarrealis.