Fondato nel 1970 come Union Sportive Toulouse, ha assunto la denominazione attuale dieci anni più tardi. Durante la sua attività ha partecipato a un totale di 32 stagioni nel massimo livello francese, 19 nel secondo e 1 nel terzo. Il miglior risultato raggiunto dalla squadra è costituito da due terzi posti in massima serie e la vittoria di una Coppa di Francia nella stagione 2022-2023. Tolosa rimase priva di una rappresentanza di rilievo nel calcio nel 1967, quando il Tolouse Football Club vendette i propri giocatori e li piazzò nella massima serie francese a Parigi, nel Red Star Football Club. Dopo tre anni, però, nacque un nuovo club, l’Union Sportive Toulouse, che inizialmente adottò maglie rosse e gialle. Il club nel 1979 recuperò il nome di Toulouse Football Club e cominciò ad indossare i nuovi colori, il viola ed il bianco.
La squadra, con Jacques Santini e l’attaccante svizzero Daniel Jeandupeux, batté ai tiri di rigore il Napoli di Diego Armando Maradona nella Coppa UEFA 1986-1987, durante la prima apparizione europea del Tolosa. Il club retrocesse in seconda serie nel 1994, per poi trovare continue promozioni e retrocessioni tra la Ligue 1 e la Ligue 2, prima di scivolare nella terza divisione nel 2001 a causa di problemi finanziari.
Il Tolosa tornò nella massima serie due stagioni dopo e nel 2006-2007 giunse terzo, guadagnando così un posto nel terzo turno preliminare della UEFA Champions League 2007-2008, dove fu eliminato dal Liverpool Football Club con il punteggio complessivo di 5-0. Dopo una salvezza ottenuta all’ultima giornata, arrivò il quarto posto del 2008-2009 con 64 punti, che valsero un posto nella nuova Europa League. Da questa stagione si mise in evidenza André-Pierre Gignac, che si aggiudicò il primato nella classifica dei marcatori con 24 gol, ricevendo la convocazione nella nazionale francese. la salvezza conseguita nel 2015-2016 ebbe del prodigioso: il Tolosa, a 12 minuti dalla fine dell’ultima partita stagionale, era in svantaggio per 2-1 sul campo dell’Angers e aveva bisogno di una vittoria per salvarsi; nel recupero il Tolosa riuscì a trovare la via del gol per due volte, ribaltando il risultato sul 3-2 e cogliendo una clamorosa salvezza. Nel 2017-2018, dopo il diciottesimo posto nella stagione regolare, il Tolosa si vide costretto alla la doppia sfida di spareggio contro la terza della Ligue 2, l’Ajaccio, play-out vinto dal Tolosa con il risultato complessivo di 4-0. Ma nel 2019-2020, in virtù del penultimo posto allo stop per via del COVID-19, il club retrocede in Ligue 2. L’anno successivo si classifica terzo dietro a Troyes e Clermont Foot e disputa i playoff contro il Nantes, perdendo l’andata 2-1 in casa e vincendo 1-0 fuori. Rimandata di un anno la promozione, nella stagione 2022-2023 ritorna in massima serie. Al ritorno in Ligue 1 segue la vittoria del secondo trofeo ufficiale nella storia del club, infatti, il 29 aprile 2023 il Tolosa vince la Coppa di Francia battendo 1-5 nella finale la squadra che due anni prima gli aveva negato la promozione, il Nantes