Đến năm 1941, đội bóng bị đổi tên thành Atletico Bilbao, điều này bị ảnh hưởng sâu sắc từ việc cấm sử dụng tên nước ngoài của chế độ độc tài Franco. Và cũng vào năm này, huyền thoại Telmo Zarra được bước ra ánh sáng dưới màu áo của Bilbao, và từ lúc này mọi thứ đến với ông đã trở thành một phần lịch sử của đội bóng. Trong 13 mùa giải sau đó, cầu thủ vĩ đại này đã ghi tới 294 bàn thắng cho CLB Atlético Bilbao trên mọi đấu trường. Ở mùa 1950-51, Telmo Zara ghi được 38 bàn tại La Liga một kỷ lục săn bàn vô tiền khoáng hậu trong suốt 60 năm trước khi bị phá bởi Lionel Messi.
Trong giai đoạn từ năm 1930 đến 1950, Atlético Bilbao được xem là một trong những đội bóng hàng đầu châu Âu ở thời điểm bấy giờ, với đội hình trứ danh gồm những tên tuổi lớn. Sự thành công đạt được chính là nhờ những quy định nghiêm ngặt của ban lãnh đạo đã áp dụng lên lứa cầu thủ đầy triển vọng của mình, qua đó giúp họ đi đúng hướng và chạm tới mục tiêu đã được đề ra. Ở mùa giải 1956, Bilbao có lần đầu tiên được tham dự sân chơi đẳng cấp nhất châu Âu sau khi giành chức vô địch La Liga 1955-56, đây được coi là bước tiến lớn, một bước phát triển vượt bậc đến với đội bóng xứ Basque.
Năm 1977, Bilbao lần đầu tiên được bước đến trận chung kết trong mơ UEFA Cup, nhưng trước một Juventus vượt bậc và nổi trội hơn hẳn, Bilbao đã phải ngậm ngùi chấp nhận thất bại khá tiếc nuốc. Cũng ở mùa bóng 1976-77, đội bóng khôi phục lại phiên hiệu Athletic sau khi chế độ độc tài Franco chấm dứt. Đây được xem là bước đánh dấu cho sự tri ân của cái tên Athletic Bilbao trong thời kỳ hoàn kim của đội bóng.
Tiếp nối theo đó, vào năm 1983 khi mà Bilbao đang sỡ hữu một dàn hảo thủ trứ danh trong đội hình cùng với vị HLV tài ba là Javuer Clemente. Đội bóng xứ Basque đã xuất sắc vượt mặt những Real Madrid, Real Sociedad hay Barcelona đã vươn tới chạm tay vào danh hiệu La Liga mùa giải 1983/1984, đây cũng là danh hiệu vô địch La Liga gần nhất của Bilbao cho tới thời điểm hiện tại.
Xong thời kỳ thành công đầy vang dội, đội bóng đã có những bước chuyển mình, và song song với đó chắc hẳn sẽ có những bước lùi. Vào mùa giải 2006-07, Bilbao có thể nói đã trải qua giai đoạn tồi tệ nhất lịch sử khi suýt phải rơi xuống hạng 2 của Tây Ban Nha khi đứng thứ 17 với 40 điểm, chỉ hơn nhóm xuống hạng đúng 1 điểm. Nhanh chóng vực lại tinh thần cho các cầu thủ, đội bóng đã trải qua nhiều đời HLV, nhưng khi thuyền trưởng Bielsa lên chèo lái con tàu này, Bilbao thực sự mới quay lại đi đúng hướng. Đoàn quân của HLV Bielsa khi ấy giành thành tích tốt nhất tại La Liga là vào mùa 2013-14 khi đứng thứ 4 chung cuộc, qua đó có lần thứ 2 dự Champions League kể từ mùa 1998-99.
Tại Tây Ban Nha, Athletic Bilbao là câu lạc bộ có truyền thống lâu đời thứ 3. Họ chỉ xếp sau Real Madrid và Barcelona. Trong lịch sử phát triển và hình thành của đội bóng xứ Basque đã có những nốt thăng trầm, nhưng chúng ta không thể phủ nhận rằng, Athletic Bilbao thực sự là một đội bóng giàu truyền thống và đầy hào hùng tại La Liga cũng như tại xứ sở Bò Tót.
