Costituita nel 1920, i suoi colori sociali sono il nero e il verde, da cui il soprannome di neroverdi; altro soprannome noto del club è Sasôl (“Sassuolo” in dialetto modenese).Il Sassuolo si trova al 28º posto della classifica perpetua della Serie A dal 1929, che tiene conto di tutte le squadre che hanno militato almeno una volta nella massima serie; categoria in cui il club è stato presente ininterrottamente dalla stagione 2013-2014 alla stagione 2023-2024. Ha disputato 11 campionati di Serie A consecutivi, 6 di Serie B, 2 di Serie C1 e 14 di Serie C2. La società è stata promossa per la prima volta in massima serie nel 2013, mentre il miglior piazzamento ottenuto in Serie A è il 6º posto della stagione 2015-2016, con cui ha raggiunto per la prima volta la qualificazione alle coppe confederali, in tal caso la UEFA Europa League.
Nella sua storia, il Sassuolo ha vinto un campionato di Serie B, uno di C1 e una Supercoppa di Serie C1. Dopo aver usufruito per decenni dello stadio Enzo Ricci di Sassuolo e aver giocato per un breve periodo allo stadio Alberto Braglia di Modena, dal 2013 i neroverdi disputano le loro partite casalinghe al Mapei Stadium di Reggio Emilia.
Nella stagione 1973-1974, sotto la guida del presidente Cantelli il Sassuolo chiude al 6º posto il girone B della Promozione emiliano-romagnola, Nell’estate del 1974 la Sassolese e il Sassuolo Sportiva FC decidono di dar vita a un sodalizio comune fondendosi nella Unione Sportiva Sassuolo Calcio, con maglia a strisce verticali rosse e blu e pantaloncini bianchi, probabilmente in onore del Bologna. Il Sassuolo si ripresenta al campionato di Interregionale al via della stagione 1981-1982, sempre con Prati alla presidenza e Franco Martinelli in panchina, partecipando nel girone C, emiliano-romagnolo, ottenendo il 6º posto finale grazie alle 13 reti di Piero Maini.
La stagione 1983-1984 è una di quelle storiche per la squadra di Sassuolo, in quanto si ha un primo appoggio esterno di Giorgio Squinzi tramite la sponsorizzazione Mapei, e i risultati si vedono: al termine di un lungo duello a distanza con il Rovigo, gli emiliani vincono il girone D, con sole 3 sconfitte, approdando per la prima volta nel campionato di Serie C2. La formazione sassolese si piazza dunque a centro classifica. Stessa posizione raggiunta anche nelle due annate successive. 5º posto invece nel campionato 1993-1994, mettendo in evidenza il bomber Spezia con 16 centri, secondo solo a Pompini che ne siglò 17 nella Casalese. Altro 7º posto nel 1994-95 e 6º nel campionato seguente dove si evidenzia il tandem d’attacco Luconi (18 gol) e Mollica (8). Nella stagione 2000-2001 arrivò una salvezza sofferta per gli emiliani, con un solo punto di vantaggio dai play-out. Nel campionato successivo i neroverdi passarono nel girone C, salvandosi solo ai play-out a scapito del Faenza (0-0 e 1-0).
Nel 2004-2005 il patron Squinzi decise di dare l’assalto alla categoria superiore, affidando le chiavi della squadra al D.S. Nereo Bonato, come pure nel 2005/2006 che però vide il Sassuolo arrendersi alla Cavese che vinse il campionato. Nel campionato 2007-2008 la squadra allenata da Massimiliano Allegri ottiene la promozione in Serie B con una giornata d’anticipo nella partita casalinga contro il Manfredonia, vinta per 1 a 0 con il gol di testa siglato dal capitano Piccioni al 22° del primo tempo. Nella stagione 2010-2011 i neroverdi lottano per la salvezza ottenendo il 16º posto finale all’ultima giornata. L’anno seguente il Sassuolo sfiora la promozione diretta in Serie A e termina la stagione al 3º posto con 80 punti (a 3 punti da Pescara e Torino, giunti rispettivamente primo e secondo), qualificandosi per i play-off, dove viene eliminato subito dalla Sampdoria, perdendo per 2-1 allo stadio Marassi e pareggiando al Braglia per 1-1.
Nella stagione 2012-2013, sotto la guida del nuovo allenatore Eusebio Di Francesco, la squadra parte ancora una volta con l’obiettivo della promozione. Dopo essersi subito imposta come la formazione più quotata del torneo cadetto e aver guidato per larga parte la classifica (con una sola flessione nelle giornate conclusive), il 18 maggio il Sassuolo batte in casa per 1-0 il Livorno, vincendo il campionato: Simone Missiroli è l’autore, al 6′ di recupero, della rete che permette ai neroverdi di conquistare la Coppa Ali della Vittoria e di ottenere, per la prima volta nella loro storia, la promozione in Serie A. L’esordio nella massima serie, con il trasferimento nello stadio di Reggio Emilia, è abbastanza traumatico per la matricola sassolese, che nelle prime quattro giornate incappa in altrettante sconfitte (tra cui spicca il pesante 0-7 subito in casa dall’Inter).
Nella stagione 2015-2016, sempre con Di Francesco in panchina, il Sassuolo chiude il campionato al sesto posto con 61 punti, record assoluto di punti conquistati e di posizionamento in classifica per la società emiliana. La stagione 2020-2021 vede il Sassuolo come principale rivelazione del campionato, grazie a un ottimo gioco espresso e che vede la squadra veleggiare in zona Champions per metà del girone di andata; nel prosieguo incappa in un momento buio, salvo riprendersi verso la fine del torneo grazie anche all’esplosione del giovane Giacomo Raspadori e a sfiorare l’accesso in UEFA Europa Conference League, confermando l’ottavo posto ma con gli scontri diretti che premiano la rivale Roma. Nel biennio successivo la squadra conquista una tranquilla salvezza, mentre nell’annata 2023-2024 si classifica al diciannovesimo posto e retrocede in Serie B, dopo undici campionati consecutivi in Serie A.