Igualmente el 27 de abril, el club anunció que Flick pidió al club irse al final de la temporada, y que el entrenador del R. B. Leipzig, Julian Nagelsmann, se convertiría en el nuevo entrenador a partir del 1 de julio. Para los detalles estadísticos del club véase Anexo:Historial del Villarreal Club de Fútbol en competiciones internacionales. La fusión supondría que el club de baloncesto pase a ser una sección dentro del Real Valladolid. El escudo del club tiene una gran similitud con el de su ciudad, replicas camisetas futbol Valladolid. Javier Torres Gómez se hizo cargo de forma interina del equipo durante una semana y después llegó Abel Resino. En 8 de los 19 partidos como visitante durante esta temporada el equipo recibió la friolera de 4 goles.
En la edición 2011-2012, el equipo londinense se clasificó para la final gracias a una victoria por 1-0 en Stamford Bridge con un gol de Didier Drogba, asistencia de Ramires y un empate 2-2 con goles de Ramires de vaselina y un gol de Fernando Torres en el minuto 92′ en el Camp Nou. Para el Apertura 2014 el nuevo técnico celeste es Facundo Sava, llegan jugadores como Luis Valenzuela luego de su paso por Deportes Antofagasta, Hans Martínez que venía sin regularidad de Almería, el uruguayo Octavio Rivero, quién venía a reemplazar al goleador Pablo Calandria que no fue inscrito en el torneo por una lesión de meniscos, y los trasandinos Jorge Carranza, Damián Lizio y Fernando Elizari en aquel campeonato comienza con un triunfo por 2-1 a Unión La Calera, luego en la fecha siguiente pierde contra la Universidad de Chile en Rancagua. Finalmente mejoró ostensiblemente el rendimiento en las últimas jornadas llegándose a alcanzar la permanencia matemática una jornada antes de que finalizara el campeonato.
Además la afición acusó al club de no tomar decisiones para evitar el descenso, con un Sergio González Soriano que no supo sacar rendimiento a la plantilla a pesar de los múltiples problemas por lesiones y bajas por Covid-19, pero que aguantó en el cargo toda la temporada devolviendo al equipo dónde le recogió. En marzo de 2020, el club junto al Borussia Dortmund, RB Leipzig y Bayer Leverkusen donaron conjuntamente €20 millones a la Bundesliga y a los equipos de la 2. Bundesliga que tuvieron problemas económicos durante la pandemia por coronavirus. El 3 de agosto de 2020 se firmó el acuerdo de colaboración que tendrá una duración de 3 años con el Club Baloncesto Ciudad de Valladolid. El 21 de agosto de 2020 se rubricó el acuerdo alcanzado el mes de julio con el Atlético Tordesillas convirtiéndose en el segundo equipo filial de la entidad blanquivioleta.
El 10 de julio de 2020 los socios del Atlético Tordesillas han acordado que el equipo se convierta en filial del Real Valladolid por una temporada y prorrogable en el tiempo, donde el Atlético Tordesillas seguirá manteniendo su personalidad jurídica y Junta Directiva. A lo largo de la temporada el Valladolid nunca ocupó puestos de descenso y aunque el juego del equipo no fue muy vistoso para el espectador si fue efectivo, especialmente la defensa en la que destacó el defensa ghanés del filial Salisu, que en verano fue vendido al Southampton FC por 12 millones de euros (la mayor venta del Valladolid hasta entonces).
La temporada 2020-21 fue un completo desastre: hasta la jornada 9 no se consiguió la primera victoria, acabó como rey del empate y con solamente 5 victorias, convirtiéndose en la temporada con menos victorias en 1.ª división; se recibieron goles en 35 de las 38 jornadas ligueras, incluidos los 19 partidos jugados en casa; en la 2.ª vuelta solamente se consiguió 1 victoria, lo que llevó al equipo a descender 3 temporadas después a Segunda División en la última jornada. Solo se ganaron 7 partidos en toda la temporada, con dos derrotas en las dos últimas jornadas, con lo que fue decisivo para que se acabara consumando el descenso a la Segunda División del fútbol español. El equipo mantuvo durante toda la temporada un buen centro del campo, gracias al media punta Óscar (máximo goleador del Valladolid durante la temporada, con 12 goles en liga), al alemán Patrick Ebert, a Lluís Sastre, a Álvaro Rubio y a Víctor Pérez; jugó casi todos los partidos con un solo delantero centro, Javi Guerra (que tuvo una sequía goleadora, solo anotó un tanto en la primera mitad aunque en la segunda anotó 6) o el capitán de la selección angoleña Manucho (anotó 9 goles, de los que cabe destacar los dos que le marcó al Real Madrid en el Estadio José Zorrilla); el equipo plantó cara a equipos grandes como al Real Madrid al que marcó 3 goles en un partido en el Bernabéu, el tercero lo anotó Luis Sastre de volea desde fuera del área y los otros dos Javi Guerra (que además marcó al Barcelona en el Zorrilla) y Óscar.
La temporada, muy irregular, acabó sin que el equipo consiguiera clasificarse para las eliminatorias de ascenso. También buscarán la captación de nuevos recursos y patrocinadores, así como en el afianzamiento de las relaciones con las administraciones públicas. La temporada 2017-18 empezó con Luis César Sampedro como entrenador. Uno de los héroes fue Djukic, el entrenador que además trajo a coste cero a dos revelaciones de la temporada: el lateral derecho, internacional serbio Rukavina y el extremo derecho alemán Patrick Ebert, el jugador con más calidad, aunque se lesionó varias veces. En cuanto a condecoraciones, cuatro jugadores del club recibieron el Jugador del Año de la Premier League, ocho el Premio PFA al jugador del año y catorce el Premio FWA al futbolista del año. Como primera opción el club pensó en el Estadio Nueva Balastera de Palencia siempre que cumpliese con los mínimos exigidos por la LFP. Para la nueva etapa en la categoría de plata, el Real Valladolid anunció la llegada de Braulio Vázquez como nuevo director deportivo y Rubi como nuevo entrenador, durante la temporada 2014-15 el equipo fue de más a menos, sin tener una idea clara de juego y finalizando la temporada en quinta posición para posteriormente quedar eliminado en el Play Off de ascenso por la UD Las Palmas tras empatar a 1 en el Estadio José Zorrilla y a 0 en el Estadio de Gran Canaria.
Esa temporada el delantero Jaime Mata marcó 35 goles, proclamándose máximo goleador de la categoría. El 22 de junio de 2023 se anunció el fin del acuerdo de filialidad con el Atlético Tordesillas pese a que ambos clubes estaban de acuerdo con dicho acuerdo, pero el descenso a la categoría de plata del Real Valladolid hace que tenga que recortar gastos, pese a ello ambos clubes seguirán colaborando. La vuelta fue el 26 de junio en un Mestalla lleno y, a pesar de los apuros, se ganó 2-0 con goles de Mañó y Héctor Núñez, confirmando al Valencia como campeón de la Copa de Ferias 1962-63 en su segunda participación. ↑ Manuel Segura (19 de junio de 2011). «El Granada ya esde Primera». ↑ «Comunicado Oficial: Hugo Vallejo ficha hasta el 2024| Real Valladolid CF».
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