W 2015 roku jako pierwszy klub z Kazachstanu awansował do fazy grupowej Ligi Mistrzów.
Domowym stadionem zespołu jest Astana Arena.
FC Astana powstał w 2009 roku. Początki wiążą się z drużyną występującą w lidze jako Lokomotiv Astana. W czerwcu 2011 jej kierownictwo wystąpiło o zmianę nazwy na Astana w tabelach rozgrywek i dokumentach kazachskiej federacji. Pierwszy Puchar Kazachstanu zespół zdobył w 2010 roku pod wodzą Holgera Facha, pokonując w finale Szachtior Karaganda 1:0.
W 2014 drużynę objął Stanimir Stoiłow i doprowadził ją do pierwszego mistrzostwa kraju. Był to początek serii sześciu kolejnych tytułów, trwającej do 2019 roku. Równolegle Astana przebiła się do europejskich rozgrywek: w 2015 zespół Stoiłowa przeszedł eliminacje Ligi Mistrzów i jako pierwszy reprezentant Kazachstanu trafił do fazy grupowej. Awans rozstrzygnął Nemanja Maksimović, wyrównując w 84. minucie rewanżu z APOEL-em po dośrodkowaniu Baurżana Dżolczijewa. Remis 1:1 na Cyprze dał Astanie zwycięstwo 2:1 w dwumeczu.
W grupie zmierzyła się z Benficą, Galatasarayem i Atlético Madryt. Później regularnie grała w Lidze Europy, a w sezonie 2017/18 dotarła do 1/16 finału, w którym spotkała się ze Sportingiem. Po przerwie w mistrzowskiej serii odzyskała tytuł w 2022 roku, kiedy w trakcie sezonu do zespołu wrócił trener Grigorij Babajan.
