L’histoire de l’Olympique Thonon Chablais trouve ses origines en 1909 avec la fondation du Club Sportif de Thonon-les-Bains. Créé à l’origine comme une association multisports, le club se consacre progressivement au football et évolue pendant plusieurs décennies dans les championnats régionaux du Lyonnais. Il faut attendre la fin des années 1970 pour voir le football thononais franchir un cap historique. En 1978, le CS Thonon remporte le championnat de Division d’Honneur Rhône-Alpes et accède pour la première fois aux championnats nationaux. Dès sa première saison en Division 3, le club termine deuxième de son groupe Sud et obtient immédiatement une nouvelle promotion, cette fois en Division 2.
Le CS Thonon s’installe alors durablement au deuxième niveau du football français. De 1979 à 1987, le club dispute huit saisons consécutives en Division 2, une performance exceptionnelle pour une équipe qui évoluait encore au niveau régional quelques années auparavant. La période connaît son apogée lors de la saison 1981-1982 : Thonon termine deuxième de son groupe, à égalité de points avec le Toulouse FC, mais échoue au titre de champion à la différence de buts. Qualifié pour les barrages d’accession à la première division, le club est finalement battu par le FC Mulhouse. Malgré cette occasion manquée, cette deuxième place constitue le meilleur classement de l’histoire du football thononais au deuxième niveau national.
En 1987, cette période dorée prend brutalement fin. Après huit années passées en Division 2, le club est confronté à d’importantes difficultés financières et connaît une double relégation financière, qui le contraint à repartir directement en Division 4. À cette occasion, le Club Sportif de Thonon devient l’Olympique Thonon-les-Bains. La nouvelle équipe parvient à se maintenir plusieurs saisons au quatrième niveau, puis connaît une nouvelle étape importante en 1992 avec sa fusion avec la Stella Thonon. Le club prend alors le nom de Thonon Chablais Football, avant d’adopter en 1997 l’appellation d’Olympique Thonon Chablais.
Malgré le recul sportif des années 1990, le club parvient à retrouver brièvement le quatrième niveau national. En 1993, il est relégué en National 3, mais réagit immédiatement en remportant la saison suivante son groupe et en obtenant la promotion en National 2. L’Olympique Thonon Chablais évolue encore plusieurs saisons dans les championnats nationaux avant de connaître une nouvelle série de relégations à partir de 1997. En 1998, le club quitte définitivement les championnats nationaux et retrouve le niveau régional. Il ne parvient ensuite plus à retrouver la place occupée au cours de son âge d’or, malgré plusieurs tentatives de reconstruction.
L’histoire de l’Olympique Thonon Chablais s’achève en 2007, lorsque le club, alors engagé dans les championnats régionaux, fusionne avec le Football Croix-de-Savoie 74. Cette opération donne naissance à l’Olympique Croix-de-Savoie 74, qui deviendra en 2009 l’Évian Thonon Gaillard Football Club. Si l’entité Olympique Thonon Chablais disparaît officiellement avec cette fusion, son héritage demeure au cœur de l’histoire du football du Chablais. Avec huit saisons en Division 2 et une deuxième place obtenue en 1982, le club thononais a connu le plus haut niveau de son histoire avant de transmettre une partie de son héritage au projet qui conduira quelques années plus tard le football haut-savoyard jusqu’à la Ligue 1.