El CS Marítimo nació como un club de estibadores y marineros. Según las fuentes disponibles, fue fundado el 20 de septiembre de 1910 en Funchal por Cândido Fernandes de Gouveia con el nombre de Club Português de Sport Marítimo. Se creó en parte para enfrentarse a equipos de marineros de los barcos que hacían escala en el puerto de Madeira y, en una ciudad con fuerte influencia inglesa, se contraponía a los rivales más antiguos y de carácter más aristocrático. Esas raíces obreras y una identidad firmemente portuguesa siguen siendo hoy una parte importante de la imagen del club.
El trofeo más antiguo del club procede de la época anterior a la existencia de una liga nacional. En 1926 el Marítimo ganó el Campeonato de Portugal, la primera competición nacional, disputada por eliminatorias y a la que se invitaba a los campeones de las ligas regionales. Durante un tiempo fue, por tanto, el mejor equipo de Portugal. En sus filas militaba entonces uno de los primeros delanteros portugueses de primer nivel, Artur de Sousa, conocido como Pinga. Los clubes de las islas empezaron más tarde a participar en la Taça de Portugal desde 1938-39, y la distancia con el continente hacía la competición muy difícil. El Marítimo llegó por primera vez a la máxima categoría en 1977-78.
El salto llegó en los años noventa, después de que el joven brasileño Paulo Autuori se hiciera cargo del equipo en 1990. En 1992-93 el club fue el primero de Madeira en clasificarse para una competición de la UEFA. Su debut en la Copa de la UEFA se produjo el 15 de septiembre de 1993 en Amberes, donde el equipo perdió 2-0. Aún mayor fue el momento de 1994-95: el Marítimo alcanzó por primera vez en su historia la final de la Copa de Portugal, eliminó al FC Porto por 1-0 en semifinales y perdió la final ante el Sporting por 2-0 en el Jamor el 10 de junio de 1995. Esa misma temporada se enfrentó a la Juventus en la Copa de la UEFA, y los italianos ganaron la eliminatoria por 3-1 en el global, con los tres goles de Fabrizio Ravanelli.
En años posteriores el club disputó en nueve ocasiones la Copa de la UEFA o la Europa League. En el viejo campo de Barreiros jugaron, entre otros, la Juventus, el Leeds United, el Newcastle United, el Valencia y el Rangers. La distancia entre Madeira y el continente hacía que viajar a Funchal pudiera ser una experiencia agotadora incluso para equipos grandes. En total el Marítimo ha pasado 43 temporadas en la máxima categoría, lo que le sitúa entre los diez primeros de la clasificación histórica, y ha sido dos veces finalista de la Copa de Portugal y dos veces finalista de la Copa de la Liga.
El corazón del club sigue siendo el campo de Barreiros, inaugurado el 26 de junio de 1927. Durante muchos años lo compartió con el CD Nacional y, según las guías, llegó a albergar a los tres clubes de Funchal. Tras una profunda reforma en 2016, el estadio pasó a llamarse Estádio do Marítimo, pero su nombre histórico sigue vivo entre los aficionados. El equipo local suele jugar ante gradas casi llenas, pues hay pocos seguidores visitantes. La excepción es el Dérbi da Madeira ante el Nacional, fundado ese mismo año de 1910, que sigue siendo el acontecimiento más caliente de la temporada en la isla.
Los colores verde y rojo, oficiales desde el origen del club, le dieron el apodo Os Verde-Rubros, y su peso en la región se refleja en el epíteto O Maior das Ilhas (el Mayor de las Islas). En 2025-26 el equipo ganó la Liga Portugal 2 y terminó primero, lo que confirma su capacidad de volver. El CS Marítimo sigue siendo el club que, desde hace más de un siglo, representa a Madeira en el mapa futbolístico de Portugal y de Europa.