«Реал Овьедо» появился не из одной идеи, а из соглашения двух соперников. 26 марта 1926 года в столице Астурии объединились «Реал Стадиум Клуб Овьетенсе» и «Реал Клуб Депортиво Овьедо», создав единую команду, которая должна была представлять весь город. Объединением клубов занимался прежде всего предприниматель Карлос Тартьере, ставший первым президентом нового клуба. В эмблеме соединились Крест Ангелов и королевская корона, доставшаяся от предшественников. Футболисты играют в синих футболках, а болельщиков называют «карбайонес» по дубу карбайон, символу Овьедо.
Первый выход в высший дивизион состоялся в 1933 году, и в дебютном сезоне клуб занял шестое место. Тридцатые годы прошли под знаком линии нападения «Электрическая линия» («Делантера Электрика»), звездой которой был Исидро Лангара, лучший бомбардир Сегунды в сезоне 1932/33. Гражданская война прервала этот период подъёма: город и стадион сильно пострадали, и клуб вернулся к соревнованиям после 1940 года. Лучшим результатом в истории «Овьедо» стало третье место в чемпионате в сезоне 1962/63. Чемпионом Испании клуб никогда не становился.
Единственным национальным трофеем остаётся Кубок лиги 1985 года. В 1988 году «Овьедо» вернулся в элиту и оставался в ней тринадцать сезонов подряд. Эта успешная полоса принесла выступление в Европе: в сезоне 1991/92 клуб сыграл в Кубке УЕФА, но выбыл уже в первом раунде, уступив итальянской «Дженоа». Запомнилась и борьба за сохранение места в 1998 году, когда «Овьедо» удержался в Примере, пройдя стыковые матчи с «Лас-Пальмасом».
В 2001 году клуб вылетел, и последовало долгое падение. В 2003 году на фоне серьёзных финансовых проблем он оказался в низших лигах и в сезоне 2003/04 играл в Терсере, на четвёртом уровне. Своим выживанием «Овьедо» во многом обязан болельщикам: в годы кризиса они устраивали акции протеста и сборы средств, подняв весь город. В 2012 году клуб финансово поддержал мексиканский бизнесмен Карлос Слим, а в 2021 году владельцем стала группа «Пачука». Итогом восстановления стало возвращение в элиту: 21 июня 2025 года «Овьедо» выиграл финал плей-офф за выход в Примеру у «Мирандеса», победив в ответной встрече в дополнительное время, а по сумме двух матчей со счётом 3:2. Решающий гол забил Франсиско Портильо после того, как пенальти реализовал Санти Касорла, воспитанник клуба, вернувшийся на «Карлос Тартьере». Командой руководил Велько Паунович, игрок «Овьедо», вылетевшего в 2001 году. Это было возвращение через 24 года, самое долгое отсутствие в истории клуба.
На идентичность «Овьедо» влияет и соперничество со «Спортингом» из Хихона. Астурийское дерби ведёт отсчёт с 1926 года: 5 декабря «Спортинг» выиграл первый в истории матч двух команд со счётом 2:1 в региональном чемпионате. Для болельщиков «Овьедо» это не только вопрос городской гордости, но и противостояние столицы и портового соседа.
Домашняя арена клуба — «Карлос Тартьере», названная в честь первого президента. Первоначальный стадион, открытый в 1932 году как «Кампо де Буэнависта», носит имя Тартьере с 1958 года. Он был перестроен к чемпионату мира 1982 года и принимал его матчи. Последний матч на старом стадионе сыграли 20 мая 2000 года, а после его сноса клуб в 2000 году переехал на новую арену с тем же названием. Она вмещает около 30 500 зрителей и является крупнейшим спортивным сооружением Астурии.