En 2006 fue subcampeón de la Copa Federación de fútbol con Miguel Ángel Sola y Roberto Cabellud a su cargo técnico, cayendo derrotado en la final frente a la Unión Deportiva Puertollano. Tras realizarse algunos descartes y confirmarse que no iba a continuar el técnico del ascenso, Onésimo Sánchez, el club contrata a Antonio Calderón como entrenador con el que debutaría el equipo en Segunda División, además regresa el preparador físico Roberto Cabellud. En esta temporada contó con dos entrenadores: Manolo Villanova, que a falta de unas jornadas para el final de la campaña sería fichado por el Real Zaragoza junto a Roberto Cabellud. Real Sociedad (141) Atlético de Madrid (277), F.C. El 14 de septiembre después de 3 partidos fuera, disputaría su primer partido en casa contra el Rayo Vallecano, el partido terminaría con victoria rayista por 0-1. Tras perder por 1-0 contra el Real Valladolid destituyen a Leo Franco como entrenador, el equipo marchaba último con 5 puntos de 24. El resto de la temporada el equipo circula en puestos de descenso teniendo opciones matemáticas de salvación hasta la jornada 36 que tras perder 2-6 contra Valencia CF el equipo desciende a Segunda División.
Al año siguiente, tras una temporada en la que el equipo se mostró a un gran nivel y con pocos tropiezos, logra por primera vez en su historia el ascenso a la primera división tras vencer el 21 de mayo de 2018 al CD Lugo por 0-2 como visitante en la jornada 40, ya que sobrepasaba en 7 puntos al tercer clasificado cuando quedaban sólo 6 en juego. Víctor Pérez y Dani Hernández fueron las dos primeras incorporaciones en confirmarse durante el mercado estival, posteriormente se sumaría Mikel Rico quien ya había vestido la elástica azulgrana en la temporada del ascenso y otro viejo conocido como Vicente Pascual, que había jugado en la capital oscense cinco temporadas atrás. El fracaso que supuso la no consecución del ascenso junto con la reducción del presupuesto supuso un cambio drástico en la plantilla, solo cinco jugadores continúan respecto a la anterior campaña, que se vio reforzada con varios jugadores procedentes de su equipo juvenil, subcampeón de su grupo en la anterior temporada. En el aspecto deportivo, el club oscense comenzó la Liga Adelante en el siempre complicado Martínez Valero de Elche, dónde el club dirigido por Antonio Calderón se impuso por cero goles a dos a los locales, tantos conseguidos por dos de las nuevas incorporación para esta campaña, Mikel Rico y Borja Rubiato.
Esta misma temporada el equipo se salvó del descenso a Tercera División en un dramático play-off de descenso ante el Castillo Club de Fútbol. La primera victoria no tardó mucho en llegar, se produjo en la tercera jornada, disputada en El Alcoraz frente a la S.D. Al frente del banquillo Onésimo Sánchez vuelve al club después de tres años de la consecución del ascenso, una vez se confirma la marcha de Antonio Calderón al Albacete Balompié. En la primera junta de accionistas se produce un relevo en la presidencia de la entidad, el exfutbolista Fernando Losfablos sustituye a Armando Borraz, que pasaría a ocupar la presidencia de la Fundación El Alcoraz, replicas camisetas futbol máxima accionista del club. Curiosamente, el seleccionado peruano de fútbol que compitió en Berlín fue formado en su mayoría por jugadores del Boys. La firma de un convenio de colaboración con el C. A. Osasuna, permite que cinco jugadores de la escuadra navarra desembarquen en el Alcoraz Jokin Esparza, Jorge Galán, Óscar Vega, Jon Echaide y Andrés Fernández.