1920年，美国职业橄榄球协会(American Professional Football Association，简称APFA)于俄亥俄州坎顿的一家Hupmobile汽车代理商成立,传奇运动员吉姆·索普(Jim Thorpe)当选为总裁。这个拥有11支球队的组织，除了一支球队以外都在中西部，初并不太像是一个联盟，而比较像是一个互不挖角的协定。在早期，APFA的会员继续与非APFA的会员球队比赛。1921年，APFA开始列出官方排名，并在翌年改名为国家橄榄球联盟(National Football League，简称NFL)。然而，当时的NFL很难称为一个大型联盟，球队频繁进出，并且表演狗秀，直到前大学明星开始加入，职业比赛才慢慢变得越来越受欢迎。到了1934年，所有小市场球队都搬到了大城市。NFL受欢迎程度增加的另一个因素是由于1933年开始建立的年度冠军赛。
在第二次世界大战结束前，职业美式足球开始与大学比赛竞争球迷的注意力。丁字阵型的广泛使用产生的快节奏和高比分吸引了许多球迷。在1945年，克里夫兰公羊队(Cleveland Rams)成为西海岸第一个大联盟运动球队。1950年，NFL从(现已不存在的)全美橄榄球联会(All-America Football Conference，简称AAFC)接收3支球队，扩充为13支球队。在1950年代，职业美式足球终于获得大联盟运动的地位。NFL拥抱电视转播，给全美国人机会去追随明星。1958年在纽约市的NFL冠军赛让Unitas和他的巴尔的摩小马队队友变成全国知名人物。
职业橄榄球在1960年代中期成长快速，在某些调查中超越棒球成为美国喜欢观赏的运动。因为NFL无法提供机会让许多人欢迎程度的成长中获得利益，于是一个与其竞争的联盟——美国橄榄球联盟(A merican Football League，简称AFL)于1960年成立。AFL引入了一些NFL没有的特色，像是wider-open传球进攻、球员于球衣上绣上名字、一个官方时钟让观众知道比赛剩余时间(NFL使用裁判的表来计算时间，并且周期性的宣布时间)。新联盟同时也在球队间建立转播权利金分享和有线电视网广播比赛惯例后，解决财政问题。
NFL和AFL之间的竞争在1966年达到高潮，双方都不断抬价用高薪挖掘大学联盟中的优秀球员，持续对立所导致昂贵付出开始让双方都难以应付。1966年6月8日，两联盟达成协议宣布合并计划，组成一个拥有24只球队的新联盟，原AFL的九支球队加上NFL的三支球队组成新联盟中的美国橄榄球联会(American Football Conference，简称AFC)，而剩下的NFL球队变成了国家橄榄球联会(National Football Conference，简称NFC)。1967年，第一届AFL-NFL冠军赛(后世称为第一届“超级碗”，Super Bowl Ⅰ)在洛杉矶举行，NFL冠军绿湾包装工队以35比10大胜AFL冠军堪萨斯城酋长队。1970年，新联盟的合并程序在终于通过政府批准全部完成，并保留了NFL的名字，举办了四年的AFL-NFL冠军赛也正式改名为“超级碗”。
在1970和1980年代，NFL强化了它“美国观众运动”的地位和美国文化里的重要角色。《周一晚橄榄球》(Monday Night Football)于1970年首次开播，因其混合运动娱乐带来高收视率。NFL也在1970年代末改变规则以保证许多传球的快节奏比赛以吸引非死忠球迷。NFL赛季比其他北美职业体育联赛要短亦是其吸引因素，它每次都是一场过，胜者可以赢得全部，输家亦没有第二回合的机会去复仇。而每场都是城市间或州际间对战，比赛充满着你死我活的气氛，同区的世仇对决更使这种气氛推上顶点。美国人视自己城市的球队如该市的“军队”，居民对NFL的热情态度可以由场馆座无虚席可以见得，每场比赛均能使过几万人的场馆满座，这绝对是其余三个联赛望尘莫及的成就。
1980年代早期的合众国橄榄球联盟(United States Football League，简称USFL)的成立是于合并后时期内对NFL的大挑战。USFL是个拥有球员和全国性转播合约的财政稳定竞争者，然而却在赚钱上失败并在三年后倒闭。
近几年来，NFL扩充至新的市场和商业冒险。1986年，联盟开始进行一系列的季前表演赛，称为美国杯，于美国之外的国际地点举行。在1991年，联盟成立美式足球世界联盟，即为现今的欧洲美式足球联盟。NFL在2005年于墨西哥市进行例行赛，打算在其他国家继续进行这样的比赛。在2003年，NFL创办自己的有线电视频道——NFL电视网(NFL Network)。
