Klubben var ursprungligen en rugby-klubb vid namn Burnley Rovers som 1882 beslutade att övergå till fotboll. 1883 flyttade de till Turf Moor som varit deras hemmaplan sedan dess, bara Preston North End har varit längre på samma arena. 1888 blev de en av de tolv ursprungliga medlemmarna av Football League. I början gick det dock inte speciellt bra för klubben, 1889/90 slutade de näst sist efter att inlett säsongen med 17 segerlösa matcher, och 1897 blev de nedflyttade till Division 2. Följande år var de inblandade i den kanske mest uppmärksammade skandalmatchen i England. I en kvalmatch mot Stoke City 1898 upptäckte lagen att båda skulle spela i Division 1 nästa säsong vid ett oavgjort resultat. Inte oväntat blev det 0-0 i en match där det inte sköts ett enda skott mot mål. Detta resulterade i att kvalspelet avskaffades och direktuppflyttning infördes. Som kompensation tilläts även de två andra lagen som deltagit i kvalspelet denna säsong ta plats i Division 1. Burnley var dock snart tillbaka i Division 2 igen.

De var först omkring första världskriget som klubben började få framgångar. Säsongen 1912/13 tog de tillbaka sin plats i högsta divisionen och gick även till semifinal i FA-cupen. Året därpå tog de sin första titel genom att besegra Liverpool med 1-0 i FA-cupfinalen. I ligan gick det också bra med som bäst en 4:e plats 1914/15. De största framgångarna kom dock strax efter kriget. Efter att ha slutat tvåa säsongen 1919/20 vann man ligan för första gången 1920/21 efter en imponerande svit på 30 matcher utan förlust. Dessa framgångar höll dock inte i sig och under 1930-talet blev det på nytt nedflyttningar till Division 2.

Efter andra världskriget inleddes klubbens storhetsperiod. Under 1940- och 1950-talen var de en av Englands bästa klubbar vilket kröntes av ligasegern 1959/60 som vanns i hård konkurrens med Tottenham och Wolverhampton Wanderers. Burnley hade faktiskt aldrig lett tabellen under hela säsongen men en bortaseger med 2-1 i sista matchen mot Manchester City innebar att de tog hem sin andra ligatitel. Under hela 1960-talet var de fortsatt ett stabilt Division 1-lag med flertal placeringar på den övre halvan av tabellen och de hade också en del framgångar i Europa. Degraderingen till Division 2 1976 var dock starten på en djup nedgång för klubben. 1985 åkte de för första gången ned i Division 4 och två år senare var det ytterst nära att de fått lämna ligan. Det var bara en 2-1 seger i sista matchen mot Leyton Orient som räddade dem från nedflyttning.

Senare har dock Burnley lyckats vända trenden och börjat klättra tillbaka i ligasystemet. 2009 kvalificerade de sig för Premier League efter att ha vunnit Playoff-finalen mot Sheffield United med 1-0. Säsongen därpå blev de dock nedflyttade igen.