A década de 1980 começou com boas expectativas após a Ferroviária chegar nas semifinais da Taça de Prata, que equivalia ao Campeonato Brasileiro da Série B. No Paulistão daquele ano, porém, o time não conseguiu se destacar e terminou na 15ª colocação entre os 20 participantes.Em 1981, novamente terminou na parte de baixo da tabela (17º).
Em 1982, a Locomotiva teve um desempenho que a qualificou para a disputa do Campeonato Brasileiro de 1983, que na ocasião se chamava Taça de Ouro. A classificação foi conquistada graças à quarta colocação no segundo turno do estadual. Naquele ano, a Ferroviária entrou em campo diante do maior público para o qual já se apresentou: 46.735 torcedores em um jogo contra o Corinthians no Pacaembu. O alvinegro levou a melhor por 3 a 1.
No ano de 1983, a Ferroviária participou pela primeira e única vez do principal campeonato do Brasil, onde concretizou uma campanha memorável: foi líder de seus grupos nas duas primeiras fases, com vitórias sobre o Botafogo-RJ no Maracanã (1 a 0) e Fonte Luminosa (2 a 1). Conquistou ainda vitórias sobre o Internacional-RS (2 a 0 na Fonte) e Grêmio-RS (3 a 1 no Estádio Olímpico, em Porto Alegre). Os atletas que integraram aquele elenco são vistos até hoje como ídolos da torcida.
Após modestas campanhas no estadual de 1983 e 1984, o time voltaria a se destacar no Paulistão de 1985, quando contava com destaques como Mauro Pastor e Marcão. O time avançou à semifinal juntamente com São Paulo, Portuguesa e Guarani. Pegou a Lusa e acabou eliminada após empate por 2 a 2 em Araraquara e derrota por 2 a 0 no Canindé. Nos anos seguintes, o time não conseguiu repetir o desempenho, terminando em 14º nas edições de 1986 e 1987, 11º em 1988 e 18º em 1989.
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