L’histoire de l’Entente Sportive Viry-Châtillon trouve ses racines en 1932 avec la création de l’Union Sportive de Viry, qui évolue alors sous l’égide de la Fédération sportive et gymnique du travail (FSGT). En 1952, une partie de ses dirigeants fonde le Football Club de Viry, affilié à la Fédération Française de Football et adoptant les couleurs vertes. Les deux clubs locaux fusionnent en 1958 pour donner naissance à l’Entente Sportive Municipale de Viry-Châtillon, qui adopte les couleurs jaune et vert toujours associées au club. Après son intégration à l’Entente Sportive Municipale omnisports de Viry-Châtillon en 1959, le club devient l’Entente Sportive Viry-Châtillon en 1965, lorsque la mention « Municipale » disparaît de son appellation.
À partir des années 1960, l’ES Viry-Châtillon connaît une progression régulière dans la hiérarchie du football régional francilien. Le club atteint la Promotion d’Honneur en 1961, puis la Division d’Honneur Régionale en 1967 avant d’accéder à la Division d’Honneur en 1969. Cette progression est couronnée en 1976 par un titre de champion de Paris, qui permet à Viry-Châtillon de découvrir pour la première fois les championnats nationaux. Le club s’installe alors en Division 3 et commence à s’affirmer comme l’un des clubs importants du football de l’Essonne. Son parcours en Coupe de France est également marqué par une première performance notable en 1977-1978, lorsque l’ES Viry-Châtillon atteint les seizièmes de finale, avant d’être éliminée par le Gazélec d’Ajaccio.
L’année 1982 constitue le sommet de l’histoire sportive de l’ES Viry-Châtillon. Après plusieurs saisons en Division 3, le club termine deuxième de son groupe et obtient son accession en Division 2. Viry-Châtillon découvre ainsi le deuxième niveau du football français lors de la saison 1982-1983. Cette expérience ne dure qu’une saison : avec cinq victoires en 34 rencontres, le club termine dix-septième de son groupe et retrouve la Division 3 au printemps 1983. Malgré cette relégation, le passage en Division 2 demeure le plus haut niveau jamais atteint par le club.
Après cette période faste, l’ES Viry-Châtillon alterne entre les différents niveaux nationaux. Le club remporte notamment son groupe de Division 4 en 1987 et 1991, puis retrouve progressivement les championnats nationaux. En 2002, Viry accède au National, troisième niveau du football français, et dispute la saison 2002-2003 à ce niveau avant de retrouver le CFA. Le club évolue ensuite pendant de nombreuses années dans les championnats nationaux, notamment en CFA et CFA 2. En 2018, après une saison en National 2 conclue par une relégation sportive, l’ES Viry-Châtillon est également sanctionnée par la DNCG d’une rétrogradation administrative. Cette double relégation entraîne sa sortie des championnats nationaux.
Paradoxalement, la saison qui suit cette rétrogradation administrative permet à l’ES Viry-Châtillon de retrouver une forte exposition nationale grâce à la Coupe de France 2018-2019. Évoluant alors au niveau régional, le club réalise un parcours remarquable et élimine notamment le SCO d’Angers, pensionnaire de Ligue 1, sur le score de 1-0 en trente-deuxièmes de finale. Cette performance permet à Viry-Châtillon d’atteindre les seizièmes de finale de la compétition pour la première fois depuis plusieurs décennies et constitue l’un des derniers grands exploits de l’histoire du club. Parmi les joueurs formés ou passés par le club figurent par ailleurs plusieurs personnalités majeures du football français, dont Thierry Henry, mais aussi Rudi Garcia, Aliou Cissé, Jonathan Zebina et Paul-Georges Ntep.