El domingo 5 de noviembre de 1972 se disputa el primer partido oficial en el Estadio de Vallehermoso, ganando al C. E. Sabadell por 3 goles a 0. Empezaba con este partido un exilio forzoso que duraría cuatro años, exactamente hasta el 6 de junio de 1976, cuando el Rayo disputó el último partido de la temporada 1975-76 contra el Real Valladolid, ya en el Nuevo Estadio de Vallecas, camisetas fútbol baratas construido sobre las ruinas del antiguo estadio. El 12 de noviembre de 1997 la escuadra vallecana regresó a su feudo con una contundente victoria por 5-2 contra el C.F. Con un cuello redondo y mangas cortas, el Liverpool Nike ofrece una gran libertad de movimiento durante la práctica deportiva. La tecnología Nike Dri-FIT aleja el sudor de la piel para mantener la transpirabilidad y la comodidad. En la primera temporada de vuelta a segunda, finalizó en quinta posición, clasificándose para los play-off de ascenso.
El equipo acabó octavo en Segunda División, muy lejos de los puestos de ascenso. Temporada 1996-97. Con la Liga formada por 22 equipos, se establecen cuatro puestos de descenso directo y uno de promoción para reducir la Primera División a una Liga de 20 equipos. El 13 de enero de 1994 le sucedió en el cargo su esposa, María Teresa Rivero Sánchez-Romate, siendo la primera mujer que preside un club de fútbol de Primera División. Además se rebautizó el nombre del club como Rayo Vallecano de Madrid, y también se cambió el escudo (las letras ADRV son reemplazadas por las de RVM). 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, una Copa de la Reina y se ha convertido en un clásico de la primera categoría del fútbol femenino en España. En la temporada 1976-77, tras conseguir en la última jornada el punto que necesitaba ante el Getafe Deportivo, el Rayo consigue el primer ascenso a Primera División, sin perder ningún partido en el Nuevo Estadio de Vallecas.
En 1956 el Rayo Vallecano consigue su primer ascenso a Segunda División tras ganar en el Estadio Metropolitano al Gimnàstic de Tarragona por 5-3. Manolo Peñalva, histórico jugador y posteriormente técnico de la entidad franjirroja, camiseta liverpool 24/25 fue el gran artífice de aquel ascenso al anotar tres de los cinco goles del equipo. Temporada 1994-95. En la Copa del Rey se alcanzan los cuartos de final después de eliminar al C. D. Numancia, al Andorra C. F., al Racing de Santander y al Palamós. 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. 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).
En el partido de ida se pierde por 1-0, pero el Rayo derrota a los isleños en Vallecas por 2-0. El equipo se mantiene otra temporada en la élite del fútbol español. Nuevamente se consuma el descenso a Segunda División, batiendo el Rayo un desafortunado récord: el del equipo que ha descendido a Segunda División con mayor número de puntos. Sin embargo, hay dos exepciones con el Bayer Leverkusen y el VfL Wolfsburgo, ya que fueron fundados por trabajadores de sus respectivas compañías propietarias y han sido financiados por un periodo mayor de 20 años. Al igual que el primer equipo, el Getafe B mantuvo una buena racha de resultados desde entonces, quedando varios años en los puestos que permiten disputar la promoción de ascenso a Segunda División B. El filial getafense certificó su ascenso a la división de bronce en la temporada 2009-10. División en la que se mantuvo hasta la temporada 2015-16, descendiendo a Tercera debido a su última posición en la clasificación final.
