El 15 de abril de 1907, un grupo de amigos y socios que habían decidido alejarse del Santa Fe Footbal Club, se reúne en la casa de la familia Baragiola, ubicada en calle Catamarca, entre San Martín y San Jerónim. El objetivo era crear una nueva institución, a partir de los lazos de amistad y camaradería que unían aquel grupo entusiasta de muchachos. El nombre elegido sería, entonces, "Club United", que tiempo después se castellanizaría, llamándose "Club Atlético Unión". Los colores elegidos fueron el rojo y el blanco a bastones verticales, en homenaje al Alumni Athletic Club de los hermanos Brown, el club que marcó supremacía en la etapa amateur del fútbol argentino.

En lo que respecta al fútbol profesional, el club se afilió a AFA en 1940 y en 1966 ganó por primera vez el ascenso a la Primera División. Jugó allí varios años, alternando con algunos períodos en segunda división.

En el año 1979, Unión logró su mejor ubicación en Primera división argentina, llegando a la final del Nacional 1979 junto con River Plate.

En 1940, Unión se transformó en el primer equipo de la ciudad de Santa Fe en inscribirse en AFA. Si bien la intención de los dirigentes era ingresar directamente en la Primera División como lo habían hecho Newell's y Central un año antes, la entidad madre del fútbol argentino no lo permitió. El 28 de abril de 1940 se produjo el debut de Unión en el profesionalismo, con goleada como local por 4 a 2 ante Estudiantes de Buenos Aires, por la 1.ª fecha del Campeonato de Segunda División.

La década del '70 comenzó con un nuevo descenso y la decisión del club de desafiliarse de la AFA para volver a la Liga e intentar el retorno a Primera participando en el desaparecido Torneo Regional, cosa que no se consiguió ni en 1971 ni en 1972. Tras dos temporadas sin participación, en 1973 la gestión de la comisión directiva presidida por Súper Manuel Corral solicitó que Unión fuera nuevamente aceptado en la Primera B y al año siguiente se consiguió un nuevo retorno a Primera División. Dicho ascenso se concretó el 15 de diciembre de 1974 cuando Unión venció Estudiantes de Caseros en Campana por 1 a 0, con gol de Hilario Bravi.

Su clásico lo disputa con el Club Atlético Colón, también de Santa Fe. También existe rivalidad contra el Club Atlético Rafaela, Club Atlético Rosario Central y Club Atlético Newell's Old Boys por ser también de la misma Provincia.

El mote de "Tatengues" se remonta a la década de 1920 y originalmente tenía un sentido peyorativo relacionado con el origen del club.