Real Oviedo powstał nie z jednego pomysłu, lecz z porozumienia dwóch rywali. 26 marca 1926 roku w stolicy Asturii połączyły się Real Stadium Club Ovetense i Real Club Deportivo Oviedo, tworząc jedną drużynę, która miała reprezentować całe miasto. Za scalenie obu klubów odpowiadał przede wszystkim przedsiębiorca Carlos Tartiere, pierwszy prezes nowej instytucji. W godle klubu znalazły się krzyż Aniołów i królewska korona odziedziczona po poprzednikach. Piłkarze grają w niebieskich koszulkach, a kibice nazywani są „Carbayones”, od dębu carbayón, symbolu Oviedo.
Pierwszy awans do najwyższej klasy rozgrywkowej nastąpił w 1933 roku, a w debiutanckim sezonie klub zajął szóste miejsce. Lata trzydzieste należały do formacji ataku znanej jako „Delantera Eléctrica”, której gwiazdą był Isidro Lángara, najlepszy strzelec Segunda División w sezonie 1932/33. Wojna domowa przerwała ten okres rozkwitu: miasto i stadion zostały poważnie zniszczone, a klub wrócił do rozgrywek po 1940 roku. Najlepszy wynik w historii Oviedo osiągnęło w sezonie 1962/63, kończąc ligę na trzecim miejscu. Mistrzostwa Hiszpanii klub nigdy nie zdobył.
Jedynym trofeum ogólnokrajowym jest Puchar Ligi (Copa de la Liga) z 1985 roku. W 1988 roku Oviedo wróciło do elity i pozostało w niej przez kolejne trzynaście sezonów. Efektem tej dobrej passy był występ w europejskich pucharach: w sezonie 1991/92 klub zagrał w Pucharze UEFA, ale odpadł już w pierwszej rundzie z włoską Genoą. Do pamiętnych spotkań należy też bój o utrzymanie z 1998 roku, gdy Oviedo pozostało w Primera División po barażu z UD Las Palmas.
Rok 2001 przyniósł spadek, a po nim długie zejście w dół tabeli. W 2003 roku, w cieniu poważnych kłopotów finansowych, klub znalazł się w niższych ligach i w sezonie 2003/04 występował w Tercera División, na czwartym poziomie rozgrywek. Przetrwanie Oviedo zawdzięcza w dużej mierze kibicom, którzy w czasie kryzysu organizowali protesty i zbiórki, mobilizując całe miasto. W 2012 roku klub wsparł finansowo meksykański biznesmen Carlos Slim, a w 2021 roku jego właścicielem została grupa Pachuca. Wynikiem tej odbudowy był powrót do elity: 21 czerwca 2025 roku Oviedo wygrało finał baraży z Mirandés, po dogrywce rewanżu i zwycięstwie w dwumeczu 3:2. Decydującego gola strzelił Francisco Portillo, a wcześniej rzut karny wykorzystał Santi Cazorla, wychowanek klubu, który wrócił na Carlos Tartiere. Drużynę prowadził Veljko Paunović, w 2001 roku piłkarz Oviedo, które spadło z ligi. Był to powrót po 24 latach, najdłuższej przerwie w historii klubu.
O tożsamości Oviedo decyduje także rywalizacja z Sportingiem Gijón. Derby Asturii rozgrywane są od 1926 roku, gdy 5 grudnia Sporting wygrał 2:1 pierwszy w dziejach mecz obu drużyn, w mistrzostwach regionalnych. Dla oviedeńczyków to nie tylko sprawa miejskiej dumy, lecz także sprzeciw wobec lokalnej hierarchii: stołeczny klub kontra portowy sąsiad.
Domem klubu jest Estadio Carlos Tartiere, nazwany na cześć pierwszego prezesa. Pierwotny obiekt, otwarty w 1932 roku jako Campo de Buenavista, od 1958 roku nosił imię Tartiere. Został przebudowany na mundial 1982 i gościł jego mecze. Ostatni mecz na starym stadionie rozegrano 20 maja 2000 roku, a po jego rozbiórce w 2000 roku klub przeniósł się na nowy obiekt o tej samej nazwie. Mieści on około 30 500 widzów i jest największym obiektem sportowym w Asturii.