Klub z Hiroszimy wyrosły z drużyny zakładów Toyo Kogyo, dziś Mazdy, który w 2012 roku zdobył pierwsze mistrzostwo J-League.
Od 2024 roku Sanfrecce gra na Edion Peace Wing Hiroshima, stadionie piłkarskim w centrum miasta, w zasięgu krótkiego spaceru od Kopuły Bomby Atomowej. Obiekt otwarto 1 lutego 2024 roku, a pierwszy mecz o punkty rozegrano na nim 23 lutego: Sanfrecce pokonało Urawa Reds 2:0 po dwóch golach debiutującego w klubie Yukiego Ohashiego. Wcześniej drużyna grała na Edion Stadium Hiroshima.
Barwą klubu jest fiolet. Wywodzi się od szkolnego koloru gimnazjum prefekturalnego w Hiroszimie, jednej z pierwszych szkół, w których w mieście grano w piłkę. Nazwa Sanfrecce łączy japońskie „san”, czyli „trzy”, z włoskim „frecce”, czyli „strzały”. Nawiązuje do przypowieści o trzech strzałach, którą związany z Hiroszimą wódz z epoki Sengoku Mōri Motonari uczył trzech synów jedności.
Drużynę założył w 1938 roku Yoshiki Yamazaki, pracownik zakładów Toyo Kogyo, a później prezes firmy, zbierając w niej chętnych do gry kolegów. W 1942 roku sekcja zawiesiła działalność i odrodziła się w 1947 roku. W 1965 roku Toyo Kogyo wygrał pierwszy sezon nowej ogólnokrajowej Japan Soccer League, z 12 zwycięstwami i dwoma remisami, a potem zdobył tytuł jeszcze trzy razy z rzędu. W 1968 roku jako pierwsza japońska drużyna zagrał w azjatyckim pucharze mistrzów i zajął w nim trzecie miejsce. Trzech jego piłkarzy, w tym Ikuo Matsumoto i Aritatsu Ogi, było w kadrze Japonii, która w tym samym roku zdobyła brąz na igrzyskach olimpijskich w Meksyku. Klub wygrał też Puchar Cesarza w edycjach 1965, 1967 i 1969.
W latach 80. drużyna, przemianowana na Mazdę, dwa razy spadała do drugiej ligi JSL. Gdy powstawała zawodowa J-League, sama Mazda wahała się z wejściem do niej; zdecydowało poparcie władz prefektury, miasta i mieszkańców. 24 kwietnia 1992 roku Mazda, prefektura Hiroszima, miasto i miejscowe firmy założyły spółkę Sanfrecce Hiroshima, która od pierwszego sezonu gra w J-League.
Sezony 2003 i 2008 klub spędził w J2 i za każdym razem po roku wrócił do J1. Pod wodzą Mihailo Petrovicia, trenera od 2006 roku, drużyna przejęła ofensywny styl. Jego następca, debiutujący w roli trenera Hajime Moriyasu, dołożył do niego solidną obronę. 24 listopada 2012 roku, kolejkę przed końcem sezonu, Sanfrecce pokonało u siebie Cerezo Osaka 4:1 i zapewniło sobie pierwsze mistrzostwo. Najlepszym strzelcem ligi i jej najlepszym piłkarzem został Hisato Sato. W grudniu tego roku klub zajął piąte miejsce w Klubowych Mistrzostwach Świata.
Drużyna Moriyasu obroniła tytuł w 2013 roku i zdobyła go ponownie w 2015 roku. W finale fazy mistrzowskiej z Gambą Osaka wygrała na wyjeździe 3:2 po dwóch golach w doliczonym czasie, a 5 grudnia 2015 roku zremisowała u siebie 1:1 po golu Takumy Asano. Jako gospodarz zagrała w Klubowych Mistrzostwach Świata i zajęła w nich trzecie miejsce.
Pod wodzą Niemca Michaela Skibbego Sanfrecce dwa razy wygrało Puchar Ligi Japońskiej. 22 października 2022 roku w finale z Cerezo Osaka przegrywało 0:1, a Pieros Sotiriou strzelił dwa gole w doliczonym czasie. W 2025 roku drużyna pokonała w finale Kashiwę Reysol 3:1, zdobywając wszystkie gole w pierwszej połowie.
