Les racines du Rayo Majadahonda remontent à 1958, lorsqu'une équipe amateur est créée par Estanislao Pérez Sinobas. L'équipe porte le nom de Rayo Majariego et naît officiellement en 1976 en adhérant à la Fédération espagnole. Le club accède à la Tercera División lors de la saison 1987-1988 terminant le championnat à la cinquième place.
Lors de la saison 1997-1998, le club accède à la Segunda división B entraîné alors par Antonio Iriondo. Mais le club est relégué au terme de la saison. En 2003, le club remonte en Segunda división B, puis redescend en 2004.
Le , le Rayo Majadahonda obtient pour la première fois de son histoire la promotion en Liga 2 en battant le FC Carthagène lors des play-offs.
Le Rayo Majadahonda joue ses matches au stade Cerro del Espino dont la capacité est de 3376 spectateurs. Ce stade est aussi utilisé par l'Atlético de Madrid pour ses entraînements. L'équipe réserve de l'Atlético joue ses matches dans ce stade. Le stade fait partie du complexe Ciudad Deportiva de Majadahonda.
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