La década de los 50 comenzó con una profunda renovación en la plantilla y con una apuesta clara por la cantera, con jugadores como Gordejuela, Esquisábel, Esteban Areta, Cacho López, Joaquín Goñi y Chuchín Armendáriz.
El equipo respondió en una categoría difícil, más teniendo en cuenta que muchos jugadores pasaron de la Primera Regional a Segunda División. Osasuna concluyó séptimo. Esta temporada se batió el récord de recaudación, con 250.000 pesetas en el choque que enfrentó en San Juan a Osasuna y el Real Zaragoza.
En la temporada 1951-52 se acarició el sueño del ascenso a Primera División. Se volvió a reforzar la plantilla y entre las incorporaciones destacó la del jugador Maxi Ros. También cabe resaltar el lleno que registró San Juan (12.000 espectadores) en el partido ante el Logroñés. En este choque, Ros marcó los dos goles de la victoria rojilla. Fue también Ros quien falló un penalti decisivo ante el Barakaldo. Finalmente Osasuna no consiguió el ansiado ascenso.
Algo que si logró, por segunda vez en la historia, en la temporada 1952-53, de la mano del técnico Tomás Arnanz. Sin embargo, en su retorno a la máxima categoría del fútbol español, Osasuna decepcionó y regresó al término de la competición a Segunda División.
Durante los dos años siguientes, los rojillos cumplieron en la categoría de plata del fútbol nacional hasta que en la campaña 1956-57, bajo las órdenes de Baltasar Albéniz, Osasuna volvió a meter la cabeza entre los más grandes, obteniendo el ascenso a Primera División, por tercera vez en su historia, y participando en esta categoría durante cuatro temporadas consecutivas. Osasuna pasó del déficit económico al superávit y llegaron buenos años en el plano deportivo. La temporada 1957-58 fue magistral. Los navarros finalizaron el campeonato en quinta posición con victorias sonadas en el campo de San Juan ante la Real Sociedad (3-0), Espanyol (3-2), Real Madrid (1-0), Sevilla (3-2) y Barcelona (1-0).
El equipo parecía haberse asentado en Primera División pero en la temporada 1959-60, de nuevo, el camino a Segunda fue inevitable después de una nefasta competición liguera. Hasta tres entrenadores se sentaron en el banquillo osasunista: Eizaguirre, Salvatierra y Gual. Osasuna finalizó el campeonato el último en la tabla. Entonces, Jacinto Saldise tomó la presidencia del club y no la dejaría hasta 1970.
En cualquier caso poco duró el tránsito del equipo por Segunda ya que de nuevo se obtuvo el ascenso a Primera después de una temporada espectacular en Segunda (1960-61). Primeros al finalizar la competición, con 21 victorias, cuatro empates y sólo 5 derrotas. Osasuna marcó aquel año 83 goles y encajó únicamente 25. Ignacio Zoco y Félix Ruiz fueron traspasados al Real Madrid por 6 millones de pesetas. Todo un récord en aquella época.
Dos temporadas consecutivas aguantó Osasuna entre los mejores, con Miguel Gual como entrenador. Después de la temporada 1962-63, el equipo descendió a Segunda y no regresaría a Primera hasta casi dos décadas después.
Con el equipo en la categoría de plata, el emblemático campo de San Juan fue vendido en 9 abril de 1966 por 40 millones de pesetas a la Sociedad Navarra, S.A. La venta del viejo campo sirvió para saldar deudas y aliviar la delicada situación económica de la entidad rojilla.