Το ποδόσφαιρο στην περιοχή του Πύργου θα «εισαχθεί» στα τέλη του 19ου και τις αρχές του 20ου αιώνα.
Το πρώτο επίσημο σωματείο της πόλης ήταν ο Ηρακλής Πύργου, ο οποίος υπήρχε στην αρχή σαν μια ομάδα φίλων, ενώ το 1927 θα εγκριθεί το καταστατικό της ομάδας και θα αποτελέσει το πρώτο επίσημο σωματείο του Πύργου, πρωτεργάτης αυτής της προσπάθειας ήταν ο Θωμάς Θωμαϊδης. Χρώματα της ομάδας επιλέχτηκαν το κυανό και το λευκό.
Ο Ηρακλής ήταν μία από τις πιο δυνατές ομάδες της Πελοποννήσου, ο Ηρακλής διέθετε γήπεδο επί της οδού Κατακόλου, πρόεδρος της ομάδας για πολλά χρόνια διετέλεσε ο εργοστασιάρχης καπνοβιομηχανίας Διονύσιος Καραβασίλης. Μεταξύ άλλων αγώνων, ο Ηρακλής είχε παίξει εναντία στους Παναθηναϊκό, Ολυμπιακό Πειραιώς, Απόλλωνα Αθηνών, Εθνικό Πειραιώς, καθώς και τις ουγγρικές Σομόγκι ΦΚ (1930), Ούιπεστ ΦΚ, την ομάδα της Ιταλικής παροικίας στην Πάτρα, ROMA Πατρών και την τούρκικη Ντεμιρσπόρ.
Η άλλη ομάδα η οποία πρωταγωνίστησε στο ποδόσφαιρο του Πύργου ήταν ο Εθνικός Πύργου.
Η πρώτη ομάδα του Εθνικού είχε συσταθεί το 1924, όμως το σωματείο επαναλειτούργησε το έτος 1938 με πρωτεργάτη τον μετέπειτα ιδρυτή του Πανηλειακού, Νίκο Λαμπαούνα. Χρώματα της ομάδας ήταν το πράσινο και το λευκό.
Η ομάδα του εθνικού είχε κυρίως υποστηρικτές από την εργατική τάξη, ενώ ο Ηρακλής κυρίως από την πιο αστική τάξη του Πύργου.
Ο Εθνικός κατά περιόδους είχε και αυτός ισχυρή ομάδα και πρωταγωνίστησε στο περιφερειακό πρωτάθλημα Πατρών καθώς ο Πύργος δεν διέθετε ποδοσφαιρική ένωση.
Η τρίτη ομάδα που μετέπειτα θα συγκροτούσε τον Πανηλειακό ήταν η Α.Ε.Κ Πύργου.
Η Α.Ε.Κ με ιδρυτές τους Γ. Παυλίδη και Ζαχαρία Ψαλτόπουλο θα εμφανιστεί την περίοδο 1930-31. Από την Α.Ε.Κ είχαν περάσει και ο μεγάλος άσσος του Πανηλειακού Θεόδωρος Θεοχαρόπουλος, ο μεγάλος τερματοφύλακας Μιχάλης Κλαυδιανός καθώς και άλλοι.
Το έτος 1946 θα ιδρυθεί και ο Απόλλωνας Πύργου ομάδα που μετά την ένωση των τριών άλλων ομάδων του Πύργου σε Πανηλειακό θα ενσωματωνόταν και αυτός στο νέο σωματείο.
Μια σειρά ονομάτων προτάθηκαν όπως : Πανηλειακός, Παμπυργιακός, Νίκη Πύργου, Ερμής Πύργου, Ολυμπιάς (προς τιμήν της Αρχαίας Ολυμπίας και της ευρύτερης περιοχής), Κεραυνός Πύργου («ως αποτελούσα εκδήλωσιν της εκ των βασικών ιδιοτήτων του Ολυμπίου Διός» εφημερίδα ΠΑΤΡΙΣ 04/04/1957), Αστραπή Πύργου και άλλα.
Τελικά στις 1 Ιουνίου 1957 η ομάδα θα ονομασθεί Πανηλειακός Αθλητικός Όμιλος Πύργου.
Η επιλογή των χρωμάτων σε ερυθρό και λευκό θα γίνει έτσι ώστε να μην χρησιμοποιηθούν τα χρώματα των προηγούμενων ομάδων του Πύργου.
Σήμα της ομάδας θα επιλεχτεί το Ολύμπιο φως η Ολυμπιακή φλόγα δηλαδή σε μια προσπάθεια προώθησης του αρχαίου αθλητικού πνεύματος και ως σημείο αναφοράς της περιοχής της Ηλείας.
Το σήμα της ομάδας φιλοτέχνησε ο Λάμπης Θεοδωράτος, αν και κατά περιόδους είχε χρησιμοποιηθεί και διαφορετικό σήμα.
Αξίζει να σημειωθεί επίσης ότι η πρώτη ομάδα που χρησιμοποίησε το όνομα Πανηλειακός ήταν η ομάδα του μετέπειτα Λευκού Αστέρα Αμαλιάδας.
Πρώτος πρόεδρος της ομάδας διετέλεσε ο Βλάσης Μπερτσελέτος βιομήχανος, ενώ την τεχνική ηγεσία της ομάδας για την αγωνιστική περίοδο 1957-58 ανέλαβαν οι : 23/06/1957 Δ. Στούρας, 13/10/1957 Χρήστος Δαμάλας, 20/12/1957 Στέφανος Πετρίτσης.
Ο Πανηλειακός χρησιμοποίησε το καταστατικό του παλιού Εθνικού, μάλιστα στον πρώτο επίσημο αγώνα κόντρα στον Παναιγιάλειο αγωνίστηκε υπό την ονομασία Εθνικός-Πανηλειακός και αγωνίστηκε φορώντας τις πράσινες εμφανίσεις του εθνικού.
Ο πρώτος αγώνας ήταν φιλικού χαρακτήρα κόντρα στην ομάδα του Αργοναύτη Κατακόλου στις 9 Ιουνίου 1957 και έληξε ισόπαλος με σκορ 3-3. Τα τέρματα σημείωσαν οι: Θεόδωρος Θεοχαρόπουλος (δύο) και Δημήτρης Χιώνης.
Η πρώτη νίκη θα ήταν αυτή στις 16 Ιουνίου 1957 με σκορ 2-1 κόντρα στην ομάδα του Ολυμπιακού Καλαμάτας.
Ο πρώτος επίσημος αγώνας ήταν αυτός στο Αίγιο στις 22 Σεπτεμβρίου 1957 κόντρα στον ισχυρότατο τότε Παναιγιάλειο γαι το πρωτάθλημα της Ε.Π.Σ. Πατρών, ο Πανηλειακός γνώρισε βαριά ήττα με σκορ 4-1.
Για την ομάδα του Πύργου το πρώτο επίσημο τέρμα σημείωσε ο Τάκης Δημητρακόπουλος στο 78ο λεπτό με κεφαλιά ύστερα από κόρνερ που εκτέλεσε ο Θεόδωρος Θεοχαρόπουλος.
Η πρώτη νίκη θα ερχόταν την τέταρτη αγωνιστική στις 13 Οκτωβρίου 1957 στον Πύργο κόντρα στην ομάδα του Άρη Αιτωλικού με το σκορ 5-0.
Τα τέρματα σημείωσαν οι : Τάκης Δημητρακόπουλος, Δημήτρης Χιώνης και από τρία ο Θεόδωρος Θεοχαρόπουλος. Ο Πανηλειακός στην παρθενική του εμφάνιση σε πρωτάθλημα θα τερμάτιζε στην τρίτη θέση του πρωταθλήματος πίσω από τους Παναιγιάλειο και Παναιτωλικό με απολογισμό 3 νίκες, 3 ισοπαλίες και 4 ήττες και συγκομιδή 19 βαθμών.
Το 1965 αναδείχθηκε Πρωταθλητής περιφέρειας της Ε.Π.Σ. Πατρών και τις χρονιές 1965-66 και 1966-67 αγωνίστηκε στην δόκιμη τότε Γ’ Εθνική κατηγορία.
Το 1969 εντάχθηκε στη νεοσύστατη Ε.Π.Σ. Ηλείας, αποτελώντας ιδρυτικό της μέλος.
Το 1971 και με προπονητή τον Κώστα Νεστορίδη κέρδισε την άνοδο για πρώτη φορά στην Β’ Εθνική κατηγορία, όπου αγωνίστηκε μέχρι και το 1975 όποτε και υποβιβάστηκε.
Αμέσως, το 1976 κατέκτησε το πρωτάθλημα Ηλείας και προκρίθηκε στο ερασιτεχνικό πρωτάθλημα ανόδου όπου έλαβε την 1η θέση του 6ου ομίλου και κέρδισε την επάνοδο στην Β’ Εθνική. και κατόπιν μέχρι και το 1987 ανεβοκατέβαινε μεταξύ Β’ Εθνικής και Γ’ Εθνικής κατηγορίας.
Το 1981 υπήρξε φιναλίστ του κυπέλλου Ελλάδας ερασιτεχνών, στον τελικό στο γήπεδο του Ταύρου στην Αθήνα με αντίπαλο την Αναγέννηση Καρδίτσας.
Το 1987 υποβιβάστηκε στην Δ’ Εθνική και στη συνέχεια το 1988 στο τοπικό πρωτάθλημα. Εκείνη τη στιγμή ανέλαβε την ηγεσία της ομάδας ο Σάκης Σταυρόπουλος και αμέσως το 1989 κατακτά το πρωτάθλημα της Ηλείας και ανεβαίνει στην Δ’ Εθνική.
Την επόμενη περίοδο 1989-90 έρχεται στην ομάδα ο Χουάν Ραμόν Ρότσα, ο οποίος πέραν από παίκτης αναλαμβάνει και προπονητής του Πανηλειακού όπου κατακτώντας το πρωτάθλημα του 4ου ομίλου της Δ’ Εθνικής τον ανέβασε στην Γ΄ Εθνική.
Εκεί παρέμεινε για 4 χρονιές όπου την περίοδο 1993-94 κατέκτησε το πρωτάθλημα του Νοτίου ομίλου έχοντας 11 βαθμούς διαφοράς από τον δεύτερο της βαθμολογίας Ιάλυσο Ρόδου και κέρδισε την επάνοδο στην Β΄ Εθνική.
Την αμέσως επόμενη αγωνιστική περίοδο, δηλαδή 1994-95 κατέκτησε το πρωτάθλημα της Β’ Εθνικής και κέρδισε την ιστορική άνοδο στην Α’ Εθνική κατηγορία έχοντας τερματίσει στην 1η θέση με διαφορά 8 βαθμών από την δεύτερη της βαθμολογίας, αυτή τη φορά Παναχαϊκή και την ισόβαθμή της Καλαμάτα και έχοντας Μέσο Όρο 4.500 εισιτήρια σε κάθε αγώνα.
Στην Α΄ Εθνική αγωνίστηκε για 6 συνεχόμενες περιόδους μέχρι και το 2001 όποτε και την περίοδο 2000-01 υποβιβάστηκε για να επιστρέψει για τελευταία φορά την περίοδο 2003-04. Καλύτερη θέση που κατέλαβε ποτέ είναι η 7η στο πρωτάθλημα της Α’ Εθνικής κατά τη δεύτερη παρουσία του, την περίοδο 1996-97.
Τις περιόδους 2004-05 και 2005-06 θα αγωνιστεί στην Β’ Εθνική και την περίοδο 2006-07 στην Γ’ Εθνική και ακολούθως για μια τριετία στο Περιφερειακό Πρωτάθλημα.
Ο Πανηλειακός την περίοδο 2009-10 κατέκτησε το πρωτάθλημα του 6ου ομίλου της Δ΄Εθνικής και κέρδισε την άνοδο στην Γ’ Εθνική, όπου αρχικά κατέλαβε την 12η θέση.
Την επόμενη χρονιά, δηλαδή 2011-12 έχασε οριακά την άνοδο στην Β’ Εθνική τις τελευταίες αγωνιστικές από τον Απόλλων Σμύρνης, για να την κατακτήσει τελικά την επόμενη περίοδο 2012-13, όποτε και προβιβάστηκε στην Β’ Εθνική.
Στις 15 Δεκεμβρίου 2014, ο μεγαλομέτοχος της Π.Α.Ε. Πανηλειακού Α.Ο. Θανάσης Παπαγεωργίου, ανακοίνωσε την απόσυρση του συλλόγου από την Φούτμπολ Λιγκ της περιόδου 2014-2015, έχοντας στόχο την εξυγίανση της ομάδας και την επιστροφή της στην μεγάλη κατηγορία.
Ωστόσο όμως στις 10 Σεπτεμβρίου 2015, ο Πανηλειακός αποσύρθηκε και από το πρωτάθλημα της Γ΄ Εθνικής της περιόδου 2015-16 και δε συμμετείχε σε καμία διοργάνωση, παραμένοντας σε αδράνεια.
Ο Πανηλειακός επέστρεψε στην ενεργό δράση την περίοδο 2016-17 για το πρωτάθλημα της Ε.Π.Σ. Ηλείας όπου κατέκτησε με άνεση το πρωτάθλημα της Α’ Κατηγορίας και κέρδισε την άνοδο στην Γ’ Εθνική.
Αγωνίζεται στο ερασιτεχνικό πρωτάθλημα της Γ’ Εθνικής κατηγορίας από την περίοδο 2017-18 μέχρι και την 2019-20.
Την περίοδο 2020-2022 αγωνίστηκε ξανά στο πρωτάθλημα της Ε.Π.Σ. Ηλείας.
Την σεζόν 2022-23 αγωνίστηκε πάλι στην Γ’ Εθνική, χωρίς βέβαια να γλυτώσει τον υποβιβασμό.
Στην μακρόχρονη ιστορία του ο Πανηλειακός έχει δώσει πληθώρα φιλικών αγώνων με σωματεία άλλων ευρωπαϊκών κυρίως χωρών, μεταξύ των οποίων ομάδες όπως οι: Ραπίντ Βιέννης, Φιρστ Βιέννα, Μπρέγκεντς (Αυστρία), Μέτσελερ Μονάχου, Φράιμπουργκ, Τ.Σ.Φ. Ντίτσινγκεν, Φράιμπουργκερ, Τ.Σ.Φ. Μπράουνλιγκεν (Γερμανία), Α.Σ.Ν. Άστρεα Σαβόνα 1907, ΑΣ Αβελλίνο 1912, Βίρτους Εντέλα, Νοβάρα Κάλτσιο, Α.Σ.Ν. Σέρα Ρίκο 1971, (Ιταλία), ΚΣ Μαρίτιμο (Πορτογαλία), ΦΚ Σλομπόντα Ούζιτσε, ΦΚ Μάτσβα Σάμπακ (Σερβία), ΦΚ Στεάουα Βουκουρεστίου, ΦΚ Άρτζες Πιτέστι (Ρουμανία), ΜΤΚ Βουδαπέστης (Ουγγαρία), Κ.Σ. Πέτρο Πουότσκ (Πολωνία), Λοκομοτίβ Σόφιας, Π.Φ.Κ. Μάρεκ Ντουπνίτσα, ΦΚ Μπάνκια (Βουλγαρία), Πέρα Κλουμπ (ελληνική ομάδα της Κωνσταντινούπολης) και άλλες.
Ο πρώτος αγώνας κόντρα σε ομάδα άλλης χώρας ήταν αυτός στις στις 25 Ιανουαρίου 1959 κόντρα στην αυστριακή Ραπίντ Βιέννης, η οποία μάλιστα ήταν και η πρωταθλήτρια Αυστρίας το έτος 1957 καθώς και το 1960 και αποτέλεσε σπουδαίο αθλητικό γεγονός για την περιοχή. Καλύφθηκε μάλιστα και από τον Αθηναϊκό τύπο.
Τον αγώνα παρακολούθησαν χιλιάδες κόσμου και εξέχουσες προσωπικότητες της περιοχής, καθώς και φίλαθλοι από άλλες περιοχές της Πελοποννήσου, ενώ η ομάδα της Ραπίντ Βιέννης επισκέφτηκε και τον αρχαιολογικό χώρο και το μουσείο της Αρχαίας Ολυμπίας.
Η ομάδα του Πανηλειακού ηττήθηκε με σκορ 0-1 σε έναν αγώνα με πλούσιο θέαμα. Το διοικητικό συμβούλιο του Πανηλειακού παρέθεσε δείπνο στην φιλοξενούμενη ομάδα μετά τον αγώνα ως δείγμα φιλοξενίας
Η πρώτη νίκη ήρθε στις 9 Απριλίου 1961 κόντρα στην Μέτσελερ Μονάχου, η οποία ήταν η ομάδα της ομώνυμης γερμανικής εταιρίας που κατασκεύαζε ελαστικά για αυτοκίνητα.
Τον αγώνα παρακολούθησαν χιλιάδες κόσμου, η εξέλιξη του ήταν εντυπωσιακή με το ημίχρονο να λήγει με σκορ 4-2 υπέρ του Πανηλειακού, ενώ το τελικό αποτέλεσμα θύμιζε Αγγλικό ματς με σκορ 6-4 υπέρ του Πανηλειακού.
Οι Γερμανοί μάλιστα αποκόμισαν τις καλύτερες εντυπώσεις προσκαλώντας την ομάδας μας σε αγώνα ρεβάνς στην δυτική Γερμανία, πρόσκληση η οποία περιελάμβανε την κάλυψη του 1/2 των εξόδων της ομάδας για το ταξίδι καθώς και θα μεσολαβούσε στο να κλείσει άλλους δύο φιλικούς αγώνες του Πανηλειακού με Γερμανικά σωματεία.
Εν τέλει όμως τα έξοδα και οι επαγγελματικές υποχρεώσεις των ποδοσφαιριστών του Πανηλειακού αφού το ποδόσφαιρο εκείνην την εποχή λειτουργούσε σε καθαρά ερασιτεχνική βάση δεν επέτρεψαν την πραγματοποίηση του ταξιδιού αυτού.
