Directivos del Atlético de Madrid de España, interesados en expandir sus filiales en territorio mexicano (tenían una Academia en Yucatán), apostaron por incursionar en el futbol profesional en la Liga de Ascenso MX, poniendo sus ojos en la plaza de San Luis Potosí, donde encontraron todo el apoyo para establecerse.
Las pláticas ya estaban muy avanzadas con el Gobierno del Estado, cuando se dio la noticia que el Atlético de Madrid tomaría las riendas del equipo de Ascenso, el Atlético de San Luis, que causó un gran impacto entre la afición que está ávida de tener un equipo en el máximo circuito.
Con un metodología nueva, que traían desde España, el equipo comenzó a trabajar con el plantel de la Liga de Ascenso y el de Tercera División, donde se tuvieron varias visorías para reclutar gente; el primer técnico fue Salvador Reyes para el Torneo Apertura 2017, quien conformó un buen plantel, mezclado con juventud y experiencia, que en casa fue imbatible, pero desafortunadamente, no les alcanzó para calificar a la liguilla y fue el motivo para dejar la dirección técnica en común acuerdo con la directiva.
Para el Clausura 2018, el Atlético de Madrid trae al español José Francisco Molina, que desconocía por completo el futbol mexicano, y que como técnico, no había tenido buenos resultados. Eso influyó mucho, los resultados no se le dieron como los directivos esperaban y la gota que derramó el vaso, fue la derrota en casa por 0-3 ante Tapachula, los directivos lo cesaron a dos jornadas de que concluyera el campeonato regular.
Al banquillo, como emergente llegó Luis Ernesto Sosa, un técnico experimentado y conocedor de esta división, dirigiendo a los Leones Negros y Rayos del Necaxa, a quienes logró ascender al máximo circuito. Sosa dirigió dos partidos, ganando en su debut ante Zacatepec y perdiendo ante Leones Negros, quedándose fuera de la liguilla.
Para el Apertura 2018, el equipo tuvo altibajos, pero conforme fueron pasando las jornadas, el equipo fue encontrando regularidad, teniendo a su mejor hombre a Nicolás Ibañez, el hombre gol del equipo, logran por primera vez meterse a la liguilla, clasificando en quinto lugar con 23 puntos, producto de 6 ganados, 5 empatados y 3 perdidos.
Se veía complicado el camino para el equipo, pero Sosa supo plantear bien los partidos que fueron sufridos; dejando fuera a Cimarrones y Atlante, para avanzar a la gran final ante los sorprendentes Dorados dirigidos por el astro Diego Armando Maradona. Partido de vuelta que se vivió con dramatismo en el Alfonso Latras, donde el Atlético de San Luis en los últimos minutos del tiempo reglamentario, lograba el empate global a 3, para mandar el juego a tiempos extras, que con gol de Leandro Torres, le daba el título al equipo y boletos para disputar la final por el ascenso a la Liga MX. Objetivo que buscarán cumplir en este Clausura 2019.