Ο Πανηλειακός ιδρύθηκε το 1957 (επισήμως στις 17 Ιανουαρίου 1958) από την συγχώνευση 3 τοπικών ομάδων (Α.Ε.Κ., Εθνικός και Ηρακλής). Από το 1957 μέχρι και το 1969 ο Πανηλειακός αγωνιζόταν στην Α’ κατηγορία της Ε.Π.Σ. Αχαΐας, καθώς στην Ηλεία δεν υπήρχε Ε.Π.Σ. Μέχρι και το 1988 ανεβοκατέβαινε στην Β’ και στην Γ’ Εθνική, μέχρι που τελικά έπεσε στην Α’ κατηγορία του τοπικού πρωταθλήματος της Ηλείας.
Εκείνη τη στιγμή ανέλαβε την ηγεσία της ομάδας ο Σάκης Σταυρόπουλος. Την επόμενη σεζόν 1989-90 έρχεται στην ομάδα ο Χουάν Ραμόν Ρότσα, ο οποίος πέρα από παίκτης αναλαμβάνει και προπονητής του Πανηλειακού ανεβάζοντάς τον στην Γ' Εθνική. Εκεί παρέμεινε για 4 χρόνια, ώσπου την περίοδο 1993-94 τερματίζει 1ος με 24 νίκες σημειώνοντας 91 γκολ και ανεβαίνει στην Β’ Εθνική. Την αμέσως επόμενη περίοδο, δηλαδή την σεζόν 1994-95, τερματίζει και πάλι 1ος στο πρωτάθλημα της Β’ Εθνικής με μεγάλη διαφορά από τον δεύτερο, έχοντας κατά μέσο όρο 4.000 εισιτήρια σε κάθε αγώνα. Στην Α’ Εθνική αγωνίστηκε για 6 συνεχόμενες περιόδους έως το 2001, οπότε υποβιβάστηκε για να επιστρέψει για τελευταία φορά στην μεγάλη κατηγορία του ελληνικού ποδοσφαίρου την σεζόν 2003-04. Τις περιόδους 2004-05 και 2005-06 θα αγωνιστεί στην Β' Εθνική και την σεζόν 2006-07 στην Γ', ενώ κατά τις σεζόν 2007-08, 2008-09 και 2009-10 θα αγωνιστεί στο Περιφερειακό Πρωτάθλημα. Ο Πανηλειακός την σεζόν 2009-10 κατέκτησε το πρωτάθλημα του 6ου ομίλου της Δ΄Εθνικής ανεβαίνοντας στην Γ' Εθνική, όπου κατέλαβε την 12η θέση. Την αμέσως επόμενη αγωνιστική περίοδο, δηλαδή την σεζόν 2011-12, ο Πανηλειακός πραγματοποιεί πολύ καλή πορεία καταλαμβάνοντας την 2η θέση του Νότιου Ομίλου της Γ’ Εθνικής, χάνοντας εν τέλει την άνοδο στα playoffs ανόδου. Την σεζόν 2012-13 η ομάδα του Πύργου θα κερδίσει την άνοδο και θα επιστρέψει στη Β’ Εθνική, ύστερα από την αναδιάρθρωση των πρωταθλημάτων. Τα επόμενα χρόνια θα βρουν την ομάδα έρμαιο διάφορων διοικητικών σχημάτων, που θα προσπαθήσουν να εκμεταλλευτούν την συμμετοχή τους στα διοικητικά του Πανηλειακού προς ιδίων όφελος και θα οδηγήσουν την ομάδα στην πιο μαύρη σελίδα της ιστορίας της, καθώς στα μέσα της σεζόν 2014-15 θα αναγκαστεί να αποσυρθεί από το πρωτάθλημα της Β’ Εθνικής, ενώ την επόμενη αγωνιστική περίοδο 2015-16 ο Πανηλειακός δεν θα κατορθώσει να αγωνιστεί στο πρωτάθλημα της Γ’ Εθνικής και θα υποβιβαστεί στην Α1’ κατηγορία της Ε.Π.Σ. Ηλείας. Την σεζόν 2016-17 η ομάδα του Πύργου, πραγματοποιώντας ένα νέο και ελπιδοφόρο ξεκίνημα υπό καινούριο διοικητικό καθεστώς, θα επανέλθει με σχετική άνεση στη Γ’ Εθνική, όπου αγωνίστηκε τα τρία επόμενα χρόνια καταλαμβάνοντας την 3η, την 7η και την 14η θέση αντίστοιχα, γνωρίζοντας εν τέλει τον υποβιβασμό στην Α1' Ε.Π.Σ. Ηλείας όπου συμμετέχει την φετινή αγωνιστική περίοδο.
