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Dichos equipos no podrían subir a la Serie A ya que uno de los reglamentos de la época no permitían que las federaciones provinciales de fútbol tuvieran más de 4 equipos, por ello, 9 de Octubre y Carmen Mora serían los que ascenderían. 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, camisetas de futbol 2024 una Copa de la Reina y se ha convertido en un clásico de la primera categoría del fútbol femenino en España. Las primeras palabras de Paco Jémez a sus jugadores en el entrenamiento de ese día trataron sobre una táctica inédita: les propuso ayudar a la anciana que había conmovido al barrio. En 1932 accedió a la presidencia del club el abogado Ramón Sánchez-Pizjuán Muñoz, el cual lo presidió hasta 1941 y, de nuevo, entre 1948 y 1956. Contención de gastos, atención a la cantera y una cuidadosa política de fichajes fueron las características más destacadas de su presidencia. Por lo tanto, permaneció como entrenador de O’Higgins Cristián Arán, el cual estaba asumiendo como entrenador de las inferiores del club celeste, hasta el 20 de septiembre de 2011, cuando asumió en el cargo José Cantillana.
La movilización, integración y apoyo a los jugadores por parte de la afición y del barrio de Vallecas es innegable en este periodo: pañoladas y tarjetas rojas durante los partidos, pancartas de protesta, se arrancan las letras de Teresa Rivero del estadio, se convoca una manifestación (12 de marzo de 2011) desde el Puente de Vallecas hasta el estadio con el lema «87 años de historia merecen más respeto», y se monta una cadena humana alrededor del estadio previo al partido frente al Granada. También se marchan grandes jugadores como Jordi Figueras al Real Betis Balompié, Delibasic, Jordi Amat recala en las filas del Swansea City de Michu. El 10 de noviembre de 2015 el Rayo Vallecano oficializa la compra de la franquicia de Oklahoma City FC y nace el Rayo Oklahoma City. El Rayo acaba la temporada tercero en la Liga y llega a los ‘play-off’ de ascenso. Temporada 1998-99. Se celebra el 75 aniversario de la fundación del club de la mejor forma posible: con el regreso a Primera.
En el mercado de invierno destacan Diego Costa y el regreso de Armenteros, cedidos por el Atlético de Madrid y el Sevilla respectivamente. 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. A final de temporada, y a pesar de haber llevado a cabo un fichaje de relumbrón como Rádchenko, el Rayo ocupa el puesto décimo octavo, lo que le obliga a disputar de nuevo la promoción, y de nuevo contra el Mallorca, que esta vez le derrota por el valor doble de los goles (1-0 en la ida y 2-1 en la vuelta). Rayo Vallecano con Manuel Peñalva en el banquillo, logra su mejor registro en la Copa de S. M. El Rey, eliminando al Real Zaragoza en cuartos de final, tras perder en La Romareda por 2-1 y vencer en Vallecas por 5-2 a un equipo aragonés dirigido por Leo Beenhakker en el que militaba una delantera con Pichi Alonso, Amarilla y Valdano.
El Rayo sería eliminado en semifinales por el Sporting de Gijón, tras eliminar al A. D. Parla, Cacereño, Real Oviedo y Atlco. Aun así, en la Copa del Rey realiza una digna actuación, eliminando a la Real Sociedad en la 2.ª eliminatoria y después al Córdoba. No obstante, cabe mencionar que este hecho se explicó a la sociedad almeriense como una fusión, pero no lo fue en absoluto, ya que el Club Polideportivo Almería volvió a la competición en 2003 y posee un número federativo diferente al de la U.D. La temporada 2000-01 fue histórica, debutando el Rayo en competición europea. Había muchas esperanzas puestas en la selección, pero una mala primera fase condenó al equipo a una agria eliminación en el siguiente tramo de competición. Durante la Eurocopa 1992, Los ingleses se quedaron en primera fase tras 2 empates y 1 derrota, finalizando últimos en el grupo y en la tabla del torneo.