O XV de Novembro de Piracicaba foi fundado no dia 15 de novembro de 1913, oriundo de duas equipes da cidade que decidiram se unir para formar uma só agremiação. Esporte Clube Vergueirense e 12 de Outubro entraram em um acordo para se fundirem e convidaram o Capitão da Guarda Nacional Carlos Wingeter para presidir o novo clube. O capitão aceitou, mas com uma condição: que o nome da agremiação fosse dado em homenagem à Proclamação da República Confederativa do Brasil.
Seu primeiro título foi no ano seguinte a sua fundação, em 1914, quando conquistou uma competição amadora da cidade de Piracicaba, vencendo a Associação Esportiva Piracicaba por 3 a 2. Quatro anos depois o XV resolveu se afiliar a Associação Paulista de Esportes Atléticos e passou a disputar campeonatos pelo interior, onde conquistou os títulos de campeão regional em 1918 e vice-campeão em 1920.
Em 1931, o clube conseguiu conquistar seu primeiro título de maior expressão: Campeão do Interior. Na década seguinte, em 1948, o XV de Piracicaba alcançou mais uma vez uma conquista. Desta vez foi campeão da Segunda Divisão do Futebol Paulista (correspondente a atual Série A2), participando, a partir de 1949, da Primeira Divisão (atual A1), junto com os times grandes do Estado.
No mesmo ano também foi campeão do Torneio Início e no ano seguinte vice-campeão desta mesma competição, eliminando São Paulo e Palmeiras. Em 1952 e 1958 conseguiu seus melhores resultados até então ficando na quinta colocação da Primeira Divisão, atrás apenas de São Paulo, Palmeiras, Corinthians e Santos.
Até 1965 a equipe mandava seus jogos no estádio “Roberto Gomes Pedrosa”, que tinha capacidade para 10 mil pessoas. Entretanto, neste ano foi inaugurado o Estádio Barão de Serra Negra, com lotação total de 30 mil espectadores. Entretanto, não parece ter sido suficiente ter uma nova “casa”. O clube foi rebaixado para a Segunda Divisão Estadual.
Em 1966 foi vice-campeão da competição, mas em 1967 o XV conquistou novamente o acesso, sendo campeão do Campeonato Paulista da Segunda Divisão. Entre 1967 e 1968, o clube teve a Posse da Taça dos Invictos do jornal “A Gazeta Esportiva”. No ano de 1969 conseguiu mais um título ao vencer o Torneio Brasil Central.
Sete anos se passaram e finalmente em 1976 o clube conseguiu sua maior conquista no cenário estadual: o vice-campeonato Paulista, perdendo para o Palmeiras. O resultado levou o clube a participar do Campeonato Brasileiro (Série A) em 1977, chegando à fase final da competição. Entretanto, terminou no oitavo lugar. O XV de Piracicaba também marcou presença no Nacional nos anos de 1978 e 1979.
Após participar três anos seguidos do Brasileiro, a equipe foi rebaixada no Campeonato Paulista em 1981, disputando nos anos de 1982 e 1983 a Segunda Divisão. Neste ano conseguiu mais um título, e conseqüentemente mais um acesso, voltando à Primeira Divisão.
No ano de 1990, a campanha no Campeonato Paulista classificou a equipe para a Copa do Brasil do ano seguinte. O time foi eliminado pelo Caxias (RS) na competição nacional. Cinco anos depois, em 1995, teve seu maior título em âmbito nacional, quando conquistou o Campeonato Brasileiro da Série C.
Na Série B de 1996, chegou entre os 16 melhores clubes do torneio e nos anos seguintes foi superando suas classificações. Em 1998 conseguiu alcançar a quinta posição, ficando próximo do acesso à Série A. Em 2002 disputou pela última vez a segunda divisão nacional, já que foi rebaixada à Serie C.