Sunderland AFC powstał w 1879 roku, początkowo jako Sunderland and District Teachers' Association Football Club, zrzeszający miejscowych nauczycieli; już rok później otworzono członkostwo dla wszystkich chętnych i przyjęto obecną nazwę. Klub szybko stał się jedną z czołowych sił angielskiego futbolu – w latach 90. XIX wieku, pod wodzą pierwszego menedżera Toma Watsona, zdobył trzy tytuły mistrzowskie w ciągu czterech sezonów, co skłoniło założyciela Football League, Williama McGregora, do nadania drużynie przydomku "Zespołu Wszystkich Talentów" (Team of All Talents). W sumie Sunderland zdobył sześć tytułów mistrza kraju – w latach 1892, 1893, 1895, 1902, 1913 i 1936 – a przez rekordowe wówczas 68 kolejnych sezonów, aż do 1958 roku, nieprzerwanie występował w najwyższej klasie rozgrywkowej.
Do historycznych osiągnięć klubu należy również rekordowe zwycięstwo 9:1 nad odwiecznym rywalem, Newcastle United, odniesione na St James' Park w 1908 roku i wciąż pozostające najwyższą wygraną w historii tego lokalnego derbowego starcia. Mistrzostwo z sezonu 1935/1936 wywalczyła drużyna z gwiazdorskim duetem napastników Raichem Carterem i Bobbym Gurneyem, którzy razem strzelili wówczas 62 z 109 ligowych goli zespołu.
Sunderland dwukrotnie triumfował także w Pucharze Anglii – w 1937 roku, a następnie w 1973 roku, gdy jako zespół z drugiej ligi pokonał w finale Leeds United, jeden z najsilniejszych klubów tamtej epoki, w wyniku wciąż uznawanym za jedną z największych niespodzianek w historii tych rozgrywek.
Przydomek The Black Cats nie towarzyszył klubowi od samego początku – oficjalnie przyjęto go dopiero w 2000 roku, w wyniku głosowania wśród kibiców, choć motyw czarnego kota pojawiał się w symbolice klubu już od początku XX wieku. Wcześniej, w czasach gry na Roker Park, zawodników nazywano "Rokerites".
Po latach spadków i wahnięć między ligami – w tym dwóch kolejnych degradacjach w 2017 i 2018 roku, które sprowadziły klub aż do League One – Sunderland dokonał w maju 2025 roku dramatycznego powrotu do Premier League, awansując przez baraże pod wodzą trenera Régisa Le Brisa, co dla kibiców z Wearside było momentem porównywalnym z najlepszymi chwilami klubowej historii.
Współczesną siedzibą klubu jest otwarty w 1997 roku Stadium of Light, wzniesiony na terenie dawnej kopalni Monkwearmouth. Nazwa obiektu, podobnie jak stojący przed nim pomnik lampy górniczej Davy'ego, nawiązuje do górniczej przeszłości regionu. Czerwono-białe barwy klubu od pokoleń pozostają istotną częścią tożsamości miasta, w którym piłka nożna od dawna zajmuje szczególne miejsce w lokalnej kulturze.