Владимирские футболисты выступают в первенствах СССР с 1959 года. Первый успех к команде пришёл в 1966 году, когда «Трактор» занял первое место в зональном турнире и второе в полуфинале. В следующее десятилетие владимирская команда ещё дважды занимала первые места в своей зоне и трижды участвовала в полуфинальных турнирах сильнейших команд класса «Б» и второй лиги, однако добиться повышения в классе так и не сумела.
В 1982 и 1983 годах тракторостроители в первенствах СССР участия не принимали. В 1984 году команде Владимира вновь была предоставлена возможность выступать во второй лиге. В восьми последних союзных первенствах лучший результат у «Торпедо» — это 4-е место в 1989 году и 3-е в 1991-м. Последний успех едва не вывел команду в высшую лигу чемпионата России.
Решением РФС «Торпедо» всё же оказалось в первой лиге. В 1993 году команда добилась наивысшего достижения в своей истории — 6-го места в западной зоне первой лиги. В конце того первенства во весь голос заявил о себе 21-летний Дмитрий Вязьмикин, забивший с 30-го по 40-й туры 8 голов. Но 1994 год оказался роковым — «Торпедо» не спасли от вылета во вторую лигу даже 24 мяча Вязьмикина.
Транзитом через вторую лигу в 1995 году владимирцы, потерявшие перед началом сезона большую часть состава (Максим Путилин, Игорь Асланян, Владислав Хахалев перешли в «Асмарал», Игорь Варламов — в московское «Динамо», Дмитрий Вязьмикин — в «Сокол»), проследовали в третью, где отыграли два сезона. Удачное выступление в 1997 году позволило владимирскому коллективу «забронировать» место во втором дивизионе, но лишь на два года — по итогам первенства 1999 года владимирское «Торпедо» потеряло профессиональный статус.
В сезоне 2000 года футболисты «Торпедо» выиграли первенство и Кубок межрегиональной федерации футбола «Золотое кольцо» и вернулись во второй дивизион, где выступают до сих пор. Первые три сезона в зоне «Запад» прошли для «Торпедо» под знаком борьбы за выживание, но уже в 2004-м команда смогла выиграть первенство. Этому способствовало возвращение в родную команду из клубов премьер-лиги и первого дивизиона Дмитрия Вязьмикина, Евгения Дурнева, Олега Глебова и приход в коллектив игроков победителя зоны «Запад»-2003 — тульского «Арсенала» — Вячеслава Крыканова, Дмитрия Гунько, Сергея Кирпичникова, Сергея Егорова. Главным тренером владимирской команды стал ещё один её воспитанник Олег Стогов. 2 февраля 2005 года руководство клуба заявило об отказе играть в первом дивизионе, уступив своё место «Петротресту».
В 2005 году команда сделала ставку на Кубок России, где впервые дошла до 1/16 финала и встретилась с ЦСКА — на тот момент вице-чемпионом России, действующим победителем Кубка России и Кубка УЕФА. К разочарованию владимирских болельщиков, в двух следующих сезонах «Торпедо» оставалось в шаге от повторения этого успеха, проигрывая в 1/32 финала петербургскому «Зениту-2» в 2006-м и калининградской «Балтике» в 2007-м. Все эти годы торпедовцы показывают стабильно высокие результаты и в первенстве России. С 23 октября 2003 года по 2 июля 2006 года владимирская команда провела 37 матчей на своём поле и ни разу не покинула его побеждённой. Обновил свой личный рекорд и Дмитрий Вязьмикин, забивший за сезон-2004 25 мячей.
Ещё один рекорд установил в 2008-м вратарь «Торпедо» Евгений Конюхов, пропустивший первый мяч в свои ворота лишь в 14-й игре первенства. «Сухая» серия голкипера составила 1224 минуты, а с учётом матчей на Кубок России — 1404 минуты. «Чёрно-белые», как и тремя годами ранее, дошли до 1/16 финала Кубка страны и сыграли с ЦСКА, пропустив от армейцев в два раза больше, чем за все предыдущие игры сезона — 1:4. Через три дня, 9 августа, торпедовцы потерпели первое поражение в первенстве, уступив со счётом 0:1 своему главному конкуренту за выход в первый дивизион, клубу «МВД России». И всё равно казалось, что никто не сможет помешать владимирским футболистам выиграть зону «Запад» — на 1 сентября отрыв «Торпедо» от «МВД России» составлял 12 очков. Но москвичи, выдавшие серию из 13 побед подряд, смогли на финише чемпионата «Торпедо» опередить.
В 2009 году владимирская команда вновь упустила шанс занять первое место в западной зоне второго дивизиона. На финише чемпионата «Торпедо» вплотную подобралось в турнирной таблице к петербургскому «Динамо», но проиграв 19 октября в очной домашней встрече, выйти в лидеры не смогло. В этом сезоне владимирские футболисты провели два матча с клубами Премьер-лиги: в 1/16 финала Кубка России с «Зенитом» (0:2) и в товарищеской игре с московским «Спартаком» (0:3).
В историю чемпионатов России владимирское «Торпедо» вошло, в частности, тем, что заявило в свой состав первого легионера из дальнего зарубежья — студента из Мали Амаду Конэ в 1995 году.