Fundat el 1944 i centrat especialment en la natació i el waterpolo, nasqué amb l’objectiu d’ensenyar a nedar als veïns del barri del Poble-sec i del Raval. Feu la tasca que fins llavors havien desenvolupat el desaparegut Club Mare Nostrum i el Club Esportiu Mediterrani, que s’havia traslladat al barri de Sants. Inicialment, per falta de piscina pròpia, s’entrenava a la piscina municipal de Montjuïc. Fou el pioner de tot l’Estat en l’organització de cursets de natació infantil amb caràcter municipal, iniciats l’any 1948. El 1959 l’Ajuntament de Barcelona cedí al club una part de la platja del passeig Marítim i finançà la construcció d’una piscina coberta, inaugurada l’any 1966.
El 1979 estrenà les noves instal·lacions de Montjuïc, que aquell mateix any acolliren els Campionats d’Espanya de natació. El 1992 fou l’escenari dels entrenaments de natació dels Jocs Olímpics de Barcelona. Entre les dècades de 1970 i 1990 l’activitat del club fou especialment destacada pels títols obtinguts, tant en natació com en waterpolo. L’equip de natació fou campió d’Espanya absolut (1982, 1983, 1984, 1985 i 1986) i la secció de waterpolo guanyà vuit títols del Campionat d’Espanya (1972, 1976-79, 1984, 1985, 1986) i el subcampionat d’Europa (1978 i 1982). Respecte a la secció de natació i la de waterpolo, fins a dinou dels seus membres participaren en uns Jocs Olímpics, a més del seleccionador Jordi Murio. Concretament els nedadors Jaume Monzó, Josep Bas, Xavier Miralpeix, Rafael i Juan Enrique Escalas, Daniel Serra i Sergi López, i els waterpolistes Joan Sans, Ponç Puigdevall, Jordi Alonso, José Alcázar, Salvador Gómez, Salvador Franch, Manuel Delgado, Pere Robert, Jordi Signes, Albert Canal, Manuel Silvestre i Jordi Sans.
Recepció reial a esportistes i dirigents del Club Natació Montjuïc del 1978
© CLUB NATACIÓ MONTJUÏC
En la secció d’atletisme destacaren Jordi Cholo Garcia, campió del món de cros júnior, Javier Garcia Chico, medallista olímpic de salt de perxa als Jocs Olímpics de Barcelona (1992), i Santiago Villalonga, campió d’Espanya de 1.500 m llisos (1988).
També destacà la secció de triatló, d’on sorgiren campions com Isaac López o Pilar Hidalgo, i la de rugbi, desapareguda l’any 2003, que guanyà el campionat de Catalunya de primera categoria el 1950. Disposa d’uns equipaments de 70.000 m² a la muntanya de Montjuïc, amb pistes de tennis, esquaix, frontó, pàdel, gimnàs, camp de petanca i pista poliesportiva, gimnàs i sales polivalents. El 2010 tenia uns 2.500 socis.